Información

¿Por qué las bacterias producen H₂O₂?

¿Por qué las bacterias producen H₂O₂?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Recientemente leí que las personas con deficiencia de NADPH oxidasa (enfermedad granulomatosa crónica CGD) tienen una tendencia a infectarse con organismos positivos para catalasa. La NADPH oxidasa ayuda a producir el $ H_2O_2 $ a través del superóxido que requieren otras enzimas para matar las bacterias.

Caso 1: En el fagoloisozoma, cuando hay una deficiencia de NADPH oxidasa, los positivos de catalasa pueden eliminar los $ H_2O_2 $ que producen, deteniendo así la producción de radicales libres a través de Fenton y mieloperoxidasa. La bacteria sobrevive y, por lo tanto, causa una infección sintomática en pacientes con EGC.

Caso 2: Por otro lado, dado que los organismos catalasa negativos no pueden eliminar los $ H_2O_2 $ que producen, siguen siendo susceptibles a los radicales libres producidos por otras enzimas como la mieloperoxidasa y la reacción de Fenton, que aún matarían las bacterias. En resumen, la bacteria 'presta' el $ H_2O_2 $ que alimenta estas reacciones que conducen a su propia muerte. Por tanto, los pacientes con EGC pueden luchar contra los organismos catalasa negativos.

Mi pregunta es, ¿por qué las bacterias producen $ H_2O_2 $ en primer lugar? ¿Es producido solo por organismos aeróbicos? Si es así, ¿por qué habría organismos que produzcan $ H_2O_2 $ y aún no tengan catalasa (como había sucedido en el caso 2)? ¿No es $ H_2O_2 $ dañino incluso en ausencia de enzimas productoras de radicales libres, ya que la reacción de Fenton es una reacción no enzimática?


¿Por qué las bacterias producen H2O2 en primer lugar?

Es producido por todos los organismos como un subproducto de la respiración. Vea este artículo de wikipedia:

Todas las células vivas producen especies reactivas de oxígeno (ROS) como subproducto del metabolismo. Los ROS son intermedios de oxígeno reducido que incluyen el radical superóxido ($ O_2 ^ • $) y el radical hidroxilo ($ OH ^ • $), así como la especie no radical peróxido de hidrógeno ($ H_2O_2 $) ... Se forma el anión superóxido directamente de la reducción de un electrón de oxígeno molecular. A continuación, se forma peróxido de hidrógeno a partir de la desproporción del anión superóxido. Esta reacción ocurre muy rápidamente en el agua de mar. A continuación, la reducción del peróxido de hidrógeno produce el radical hidroxilo, $ H_2O_2 xrightleftharpoons 2OH ^ • $, que luego puede reducirse al ion hidroxilo y al agua.

Fuente

¡Pero también tiene algunas funciones útiles! Uno de ellos, como mencionas, está en inmunidad a través de NADPH oxidasa, ¡pero hay algunos más! Del mismo artículo de wikipedia anterior:

Estos ROS son importantes en el funcionamiento normal de las células, desempeñando un papel en la transducción de señales y la expresión de factores de transcripción.

Para esta línea, wikipedia cita 3-4 artículos, uno de los cuales es este:

El factor de transcripción OxyR es sensible a la oxidación y activa la expresión de genes antioxidantes en respuesta al peróxido de hidrógeno en Escherichia coli. Los estudios genéticos y bioquímicos revelaron que OxyR se activa mediante la formación de un enlace disulfuro y se desactiva por reducción enzimática con glutaredoxina 1 (Grx1). El gen que codifica Grx1 está regulado por OxyR, lo que proporciona un mecanismo de autorregulación.

No es producido por bacterias anaeróbicas obligadas y por eso son muy sensibles al oxígeno. Vea este artículo:

Los anaerobios obligados son microorganismos que mueren por concentraciones atmosféricas normales de oxígeno (20.95% $ O_2 $)… Debido a que el oxígeno molecular contiene dos electrones desapareados en su orbital externo, se reduce fácilmente a superóxido ($ O_2 ^ - $) y peróxido de hidrógeno ($ H_2O_2 $) dentro de las celdas. Los organismos aeróbicos producen superóxido dismutasa y catalasa para desintoxicar estos productos, pero los anaerobios obligados producen estas enzimas en cantidades muy pequeñas, o no producen en absoluto.

Si es así, ¿por qué habría organismos que produzcan H2O2 y aún no tengan catalasa (cuando la bacteria está afuera, no en el fagosoma)?

Lógicamente no. Producir $ H_2O_2 $ pero no poder manejarlo sería como un suicidio para cualquier organismo. Además, no pude encontrar ningún ejemplo de bacterias que carezcan de catalasa pero que sigan produciendo peróxido de hidrógeno. Sin embargo, si habla de la formación espontánea de $ H_2O_2 $ a partir de $ O_2 $ o de la conversión espontánea de $ H_2O_2 $ a $ OH ^ - $ o $ H_2O $, entonces podría haber muchos ejemplos.

¿No es el H2O2 dañino incluso en ausencia de enzimas productoras de radicales libres, ya que la reacción de fenton es una reacción no enzimática?

Creo que ha usado algunas palabras inapropiadas aquí; probablemente te refieres a los radicales libres metabolizando enzimas (como catalasa o superóxido dismutasa) en lugar de radicales libres productor enzimas. Y probablemente quieras decir que $ H_2O_2 $ también puede afectar a las bacterias a través de la reacción de fenton incluso en presencia de tales enzimas (corrígeme si me equivoco aquí).

Estás parcialmente en lo cierto. Debería dañar las bacterias, pero, como saben, las bacterias están en constante evolución y ya han encontrado una manera de contrarrestarlo. Primero, veamos cómo funciona la reacción de Fenton. Mira esto:

Después de la adición del hierro y el peróxido de hidrógeno, van a reaccionar juntos para generar algunos radicales hidroxilo como se muestra en las siguientes ecuaciones:

$ Fe ^ {2+} + H_2O_2 rightarrow Fe ^ {3+} + OH ^ • + OH ^ - $

$ Fe ^ {3+} + H_2O_2 rightarrow Fe ^ {2+} + OOH ^ • + H ^ + $

El rango típico para la dosis de hierro es 1 parte de Fe por 5-25 partes de H2O2.

Después de eso, los radicales hidroxilo van a reaccionar con los contaminantes para oxidarlos. En realidad, los radicales hidroxilo pueden reaccionar de acuerdo con 4 tipos de reacciones con los contaminantes:

Suma: $ OH ^ • + C_6H_6 rightarrow (OH) C_6H_6 $

Abstracción de hidrógeno: $ OH ^ • + CH_3OH rightarrow CH_2OH ^ • + H_2O $

Transferencia de electrones: $ OH ^ • + [Fe (CN) _6] ^ {4-} rightarrow [Fe (CN) _6] ^ {3-} + OH ^ - $

Interacción radical: $ OH ^ • + OH ^ • rightarrow H_2O_2 $

Durante la reacción de Fenton, todos los parámetros se ajustan para promover los dos primeros tipos de reacción entre el contaminante y los radicales hidroxilo.

Ahora, veamos cómo las bacterias abordan esto. Mira esto:

Tiempo E. coli Dps puede almacenar hierro, prefiere usar $ H_2O_2 $ en lugar de $ O_2 $ como oxidante (Zhao et al., 2002). Esto sugiere que el papel principal de Dps en E. coli es proteger el ADN contra el daño potencial del radical hidroxilo producido por la reacción de Fenton, en lugar de una función de almacenamiento de hierro. Aunque se encontró una ferritina similar al Dps de almacenamiento de hierro en la bacteria gramnegativa Listeria innocua (Bozzi et al., 1997), estudios recientes han demostrado que de hecho es una proteína Dps, que atenúa la producción de radicales hidroxilo por la química de Fenton: los ensayos de escisión del ADN mostraron que la proteína, aunque no se une al ADN en sí, la protege contra la combinación deletérea de $ Fe ^ {2 +} $ y $ H_2O_2 $ (Su et al., 2005). Parece probable que el papel principal de esta familia de proteínas sea un agente anti-redox protector del ADN (Chiancone et al., 2004).

EDITAR: Ahora, como preguntaste en los comentarios:

cómo los organismos catalasa negativos se manejan con el H2o2 que producen

lea el siguiente párrafo de este artículo (el énfasis es mío):

Bajo diferentes condiciones de crecimiento, encontramos que tanto L. plantarum ATCC 8014 y una cepa catalasa positiva, T-1403-5, fueron capaces de utilizar $ 0_2 $, particularmente durante las últimas etapas de crecimiento. Esto sugirió la necesidad de enzimas que protegerían a los lactobacilos de $ H_20_2 $ y $ 0_2 $ que podrían formarse. La superóxido dismutasa estaba presente en niveles bajos pero constantes tanto en cepas catalasas positivas como negativas. La peroxidasa NADH estaba presente en la cepa 8014 y esta enzima aumentó en actividad específica a medida que las células envejecían y entraban en el período de mayor absorción $ 0_2 $. La presencia de esta enzima debería proteger al organismo contra los efectos tóxicos de $ H_20_2 $ en ausencia de producción de catalasa. En la cepa T-1403-5, esta función puede ser realizada por la catalasa atípica muy activa, aunque esta cepa también puede poseer la peroxidasa. Cuando se compararon las tasas de crecimiento de las cepas catalasa negativa y catalasa positiva, las tasas de las cepas catalasa negativa fueron mayores que las de la cepa catalasa positiva. Por lo tanto, no parecía que la posesión de catalasa conferiera ventaja alguna a la cepa T-1403-5.

O vea otro artículo sobre steotococos neumonia:

Crecimiento aeróbico de steotococos neumonia resulta en la producción de cantidades de peróxido de hidrógeno ($ H_20_2 $) que pueden exceder 1 mM en los medios circundantes ... Los mecanismos que permiten S. pneumoniae, una especie deficiente en catalasa, para sobrevivir a concentraciones generadas endógenamente de $ H_20_2 $ que son suficientes para matar otras especies bacterianas se desconoce. En el presente estudio, se requirió piruvato oxidasa (SpxB), la enzima responsable de la producción endógena de $ H_20_2 $, para sobrevivir durante la exposición a niveles altos (20 mM) de $ H_20_2 $ añadidos exógenamente ... Por lo tanto, SpxB es necesaria para la resistencia a la subproducto tóxico de su propia actividad. Aunque la producción de radicales hidroxilo dependiente de $ H_20_2 $ y la concentración intracelular de hierro libre eran similares a la de Escherichia coli, matar por $ H_20_2 $ no se vio afectado por los quelantes del hierro, lo que sugiere que S. pneumoniae tiene un mecanismo novedoso para evitar los efectos tóxicos de la reacción de Fenton.

Desde el encabezado de Discusión del mismo artículo (en realidad hay muchos puntos, por lo que le recomiendo que los lea usted mismo también, agregaré los puntos principales aquí):

  • El papel de la expresión de SpxB en la resistencia a matar por $ H_20_2 $ fue confirmado por la demostración de que spxB mutantes, que no producen $ H_20_2 $ detectables, tuvieron una disminución significativa en la resistencia de $ H_20_2 $ y al demostrar que la complementación de la spxB gene restauró completamente tanto la producción de $ H_20_2 $ como la resistencia de $ H_20_2 $. Estos resultados mostraron que La expresión SpxB es necesaria para niveles de resistencia de tipo salvaje a $ H_20_2 $ en lugar de simplemente correlacionarse con ella.

  • cuando los cultivos de ambas cepas se cambiaron de condiciones anaeróbicas a aeróbicas con o sin cloranfenicol, un inhibidor de la síntesis de proteínas, la resistencia a $ H_20_2 $ no se vio afectada. Esto confirmó que de novo La síntesis de proteínas no está involucrada en el aumento de la resistencia $ H_20_2 $ observado durante el crecimiento aeróbico, lo que sugiere que una respuesta inducible no está involucrada.

  • Además, la adición de piruvato a cultivos mutantes o de tipo salvaje disminuyó ligeramente la matanza mediada por $ H_20_2 $, argumentando que una mayor matanza de spxB mutantes no se debe a subproductos tóxicos resultantes de la reacción del exceso de piruvato y $ H_20_2 $. Juntos, esto sugirió que un producto de la actividad de SpxB que no sea $ H_20_2 $ actúa para aumentar la resistencia

  • Además, la capacidad de DF para eliminar la señal EPR causada por $ OH ^ · $ en S. pneumoniae sugiere que la incapacidad de este quelante de hierro para aumentar la resistencia $ H_20_2 $ en S. pneumoniae no se debe simplemente a la falta de permeabilidad.

Al final, lo que concluiría es que diferentes bacterias adoptan diferentes mecanismos para abordar este problema, y ​​muchos de esos mecanismos aún no se conocen. Entonces, no hay una respuesta definitiva o exacta a esta pregunta.

Referencias:

  1. Producción de ROS en microalgas marinas

  2. NADPH oxidasa

  3. Activación del factor de transcripción OxyR mediante la formación de enlaces disulfuro reversibles

  4. Anaerobio obligado

  5. Catalasa

  6. Superóxido dismutasa

  7. Metabolismo del hierro: de los mecanismos moleculares a las consecuencias clínicas - Robert Crichton

  8. Metabolismo del oxígeno de cepas catalasas negativas y catalasas positivas de Lactobacillus plantarum.

  9. Factores que contribuyen a la resistencia al peróxido de hidrógeno en steotococos neumonia Incluir piruvato oxidasa (SpxB) y evitar los efectos tóxicos de la reacción de Fenton


Bacterias oxidantes de hierro

Bacterias oxidantes de hierro son bacterias quimiotróficas que obtienen energía oxidando el hierro ferroso disuelto. Se sabe que crecen y proliferan en aguas que contienen concentraciones de hierro tan bajas como 0,1 mg / L. Sin embargo, se necesitan al menos 0,3 ppm de oxígeno disuelto para llevar a cabo la oxidación. [1]

El hierro es un elemento muy importante que necesitan los organismos vivos para llevar a cabo numerosas reacciones metabólicas como la formación de proteínas implicadas en reacciones bioquímicas. Ejemplos de estas proteínas incluyen proteínas de hierro-azufre, hemoglobina y complejos de coordinación. El hierro tiene una distribución generalizada a nivel mundial y se considera uno de los más abundantes en la corteza terrestre, el suelo y los sedimentos. El hierro es un oligoelemento en ambientes marinos. [2] Su papel en el metabolismo de algunos quimiolitótrofos es probablemente muy antiguo. [ cita necesaria ]

Como señala la ley del mínimo de Liebig, el elemento esencial presente en la menor cantidad (llamado factor limitante) es el que determina la tasa de crecimiento de una población. El hierro es el elemento limitante más común en las comunidades de fitoplancton y tiene un papel clave en la estructuración y determinación de su abundancia. Es particularmente importante en las regiones con alto contenido de nutrientes y bajo contenido de clorofila, donde la presencia de micronutrientes es obligatoria para la producción primaria total. [3]


Cómo algunas bacterias pueden robar el hierro de sus huéspedes humanos

Al igual que sus huéspedes humanos, las bacterias necesitan hierro para sobrevivir y deben obtener ese hierro del medio ambiente. Si bien los humanos obtienen hierro principalmente a través de los alimentos que ingieren, las bacterias han desarrollado mecanismos complejos y diversos que les permiten acceder al hierro.

Un equipo de investigación de la Universidad de Syracuse dirigido por Robert Doyle, profesor asistente de química en la Facultad de Artes y Ciencias, descubrió que algunas bacterias están equipadas con un gen que les permite recolectar hierro de su entorno o huésped humano de una manera única y energéticamente eficiente. . El descubrimiento de Doyle podría proporcionar a los investigadores nuevas formas de atacar enfermedades como la tuberculosis.

La investigación se publicará en el número de agosto (volumen 190, número 16) del Journal of Bacteriology, publicado por la American Society for Microbiology.

"El hierro es el micronutriente más importante que las bacterias necesitan para sobrevivir", dice Doyle. "Comprender cómo prosperan estas bacterias dentro de nosotros es un elemento fundamental para aprender a vencerlas".

El grupo de investigación de Doyle estudió Streptomyces coelicolor, una bacteria Gram-positiva que está estrechamente relacionada con la bacteria que causa la tuberculosis. Streptomyces es abundante en el suelo y en la vegetación en descomposición, pero no afecta a los humanos. Las bacterias de la tuberculosis y los Streptomyces son parte de una familia de bacterias llamadas actinomicetos. Estas bacterias tienen un mecanismo de defensa único que les permite producir sustancias químicas para destruir a sus enemigos. Algunos de estos productos químicos se utilizan para fabricar antibióticos y otros medicamentos.

Los actinomicetos necesitan mucho hierro para librar una guerra química contra sus enemigos; sin embargo, el hierro no es de fácil acceso en los entornos en los que viven las bacterias, p. Ej. humano o suelo. Parte del hierro disponible en el suelo se une al citrato, lo que produce un compuesto llamado citrato de hierro. El citrato es una sustancia que las células pueden utilizar como fuente de energía. Doyle y su equipo de investigación se preguntaron si el compuesto de citrato de hierro podría ser una fuente de hierro para las bacterias. En una serie de experimentos que tuvieron lugar durante más de dos años, los investigadores observaron que Streptomyces podía ingerir citrato de hierro, metabolizar el hierro y utilizar el citrato como fuente de energía gratuita. Otros experimentos demostraron que las bacterias ignoraban el citrato cuando no estaba unido al hierro de la misma manera, las bacterias ignoraban el citrato cuando estaba unido a otros metales, como magnesio, níquel y cobalto.

La siguiente tarea fue descubrir el mecanismo que provocó que las bacterias ingirieran citrato de hierro. Los modelos informáticos predijeron que un solo gen de Streptomyces permitía a las bacterias identificar e ingerir citrato de hierro. Los investigadores aislaron el gen y lo agregaron a la bacteria E. coli (que no es una bacteria Actinomycete). Descubrieron que la bacteria E. coli mutante también podía ingerir citrato de hierro. Sin el gen, E. coli no podría acceder al hierro.

"Es sorprendente que las bacterias puedan aprender a extraer hierro de su entorno de esta manera", dice Doyle. "Entramos en estos experimentos sin tener idea de que existía este mecanismo. Pero luego, las bacterias tienen que ser creativas para sobrevivir en algunos entornos muy hostiles y han tenido tal vez 3.500 millones de años para resolverlo".

El gen Streptomyces permite que las bacterias difundan de forma pasiva el citrato de hierro a través de la membrana celular, lo que significa que las bacterias no gastan energía adicional para ingerir el hierro. Una vez en la célula, las bacterias metabolizan el hierro y, como beneficio adicional, utilizan el citrato como fuente de energía. El equipo de Doyle es el primero en identificar este mecanismo en una bacteria que pertenece a la familia Actinomycete. El equipo planea realizar más experimentos para confirmar que el gen realiza la misma función de señalización en la bacteria de la tuberculosis. De ser así, el mecanismo podría potencialmente aprovecharse en la lucha contra la tuberculosis.

"Las bacterias de la tuberculosis tienen acceso a un suministro abundante de citrato de hierro que fluye a través de los pulmones en la sangre", dice Doyle. "Encontrar una manera de extraer hierro de los humanos sin costo de energía para las bacterias es tan bueno como parece. Nuestro descubrimiento puede permitir que otros encuentren una manera de limitar el acceso de la tuberculosis al citrato de hierro, haciendo que la bacteria sea más vulnerable al tratamiento con medicamentos. . "

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de Siracusa. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.


Proceso de fermentación del pepino | Microbiología

En este artículo discutiremos sobre el proceso de fermentación del pepino en las industrias alimentarias: - 1. Preparación de encurtidos 2. Técnicas de salmuera para encurtidos de caldo de sal 3. Microbiología 4. Encurtidos de eneldo fermentados 5. Deterioro 6. Ablandamiento 7. Deterioro gaseoso de encurtidos 8 Deterioro químico y físico 9. Estudios de fermentación de cultivo puro 10. Fermentación controlada de pepinos.

  1. Preparación de encurtidos
  2. Técnicas de salmuera para encurtidos de caldo de sal
  3. Microbiología de la fermentación del pepino
  4. Encurtidos de eneldo fermentados
  5. Deterioro de los encurtidos
  6. Ablandamiento del pepino fermentado
  7. Deterioro gaseoso de encurtidos
  8. Deterioro químico y físico de los encurtidos
  9. Estudios de fermentación de cultivo puro
  10. Fermentación controlada de pepinos

Proceso de fermentación del pepino

1. Preparación de encurtidos:

Se cree que el pepino (Cucumis sativus), una de las hortalizas más antiguas cultivadas por el hombre, tuvo su origen en Asia, quizás en la India, hace más de 3000 años. Es popular tanto como verdura fresca como en escabeche y se cultiva ampliamente en climas templados, aunque originalmente de origen semitropical. El cultivo exitoso de esta hortaliza depende de que se eviten las heladas y la sequía y del control de patógenos microbianos y plagas de insectos.

Los pepinos para encurtir deben cultivarse a partir de variedades que se sepa que tienen forma regular, textura firme y buenas características de encurtido.

Anteriormente, las variedades de pepino encurtido comunes recomendadas por diversas autoridades incluían el decapado de Chicago, el decapado de Boston, el decapado de Jersey, el decapado nacional, el decapado de Heinz, el decapado de Fordhook, la perfección Snow & # 8217s, el Packer y varias otras cepas de menor importancia. Estas variedades, todas plantas de polinización abierta o monoicas, que tienen flores masculinas y femeninas, aunque todavía están disponibles, están siendo reemplazadas en gran parte por híbridos desarrollados para ser utilizados para la cosecha mecánica de una vez más.

Estas nuevas variedades híbridas se denominan & # 8220gynoecious & # 8221 porque tienen una preponderancia de flores femeninas pero no son 100% femeninas. Ahora, sin embargo, la mayoría de las semillas híbridas ginoicas deben tener un polinizador agregado. Estos nuevos cultivares a menudo tienen mayor vigor y uniformidad que los de polinización abierta que se cultivaban anteriormente. Además, varios de los híbridos están madurando temprano, por lo que pueden usarse con ventaja en la programación de la cosecha.

Los híbridos se utilizan para la cosecha mecánica de una sola vez y también han dado un buen rendimiento para la cosecha manual. Michigan, Carolina del Norte y California, en ese orden, lideran la producción total de pepinos encurtidos. California es líder en rendimiento por hectárea (acre) y lo ha hecho durante muchos años. En 1976, California produjo 33,3 TM por ha (14,8 toneladas por acre) para un total de 63,900 TM (71,000 toneladas). En la actualidad, Michigan es el único estado que se ha comprometido fuertemente con la cosecha mecánica de pepinos, habiendo cosechado más del 95% de su cosecha por máquina en los últimos años.

De acuerdo con Sims y Zahara (1978), las características deseables de una variedad adecuada para la cosecha automática de una sola vez son: (1) parra relativamente pequeña con una longitud no superior a 76 cm (30 pulgadas) (2) entrenudos relativamente cortos para obtener el número máximo de puntos de cuajado (3) cuajado concentrado e incluso madurez (4) madurez temprana (5) tendencia a que la fruta permanezca en la vid hasta que la cosechadora (6) resistencia a la piel y daño interno (7) amarilleo tardío de fruta si la variedad es de espinas negras. El uso de híbridos de espina blanca se ha incrementado en los últimos años debido a que sus frutos no se vuelven amarillos al final de la flor y mantienen su verdor por más tiempo, proporcionando así un color más uniforme (8) forma uniforme con un mínimo de deformidades producidas bajo estrés. preferible a las puntiagudas (9) una pared gruesa, una pequeña cavidad de semillas y un desarrollo lento de la semilla y (10) las flores se caen fácilmente de la fruta. Obviamente, los mismos criterios deseables son válidos para los pepinos recolectados a mano.

Los pepinos encurtidos se cosechan cuando aún están inmaduros. Las que están completamente desarrolladas (maduras) no son deseables para el decapado porque se vuelven demasiado grandes, cambian de color y forma, están llenas de semillas maduras y son demasiado blandas para la mayoría de los usos comerciales. Ya sea que se cosechen a mano o a máquina, se debe tener cuidado al recoger y transportar los pepinos para evitar magulladuras y aplastamientos indebidos. Debería ser obligatorio entregar los pepinos a la estación de salazón o fábrica tan pronto como sea posible después de la cosecha para evitar su deterioro.

Un tiempo de mantenimiento demasiado prolongado antes de la salmuera permite que los pepinos "suden". casi siempre se encuentran presentes en los pepinos en el momento de la cosecha.

Para minimizar el deterioro durante la fermentación, es importante eliminar todos los pepinos en mal estado, descompuestos, rotos o triturados. La clasificación para eliminar todos los pepinos triturados o rotos, defectuosos y deformados (marchitos, podridos, curvados, protuberancias, etc.) debe realizarse antes de traerlos para minimizar el deterioro durante la fermentación. La clasificación es seguida por la clasificación por tamaño, a menos que los pepinos se fermentan en el campo. Las clasificadoras mecánicas se utilizan para separar los pepinos en 4 o más tamaños. La clasificación y clasificación del tamaño final se realiza después de la fermentación.

Se elaboran tres tipos de pepinos en escabeche. Incluyen el paquete fresco (también llamado cura fresca, estilo casero y otros nombres) que, como máximo, se mantienen en salmuera durante solo 2 días, luego se envasan en frascos o latas y encurtidos de sal pasteurizada de los que se de los productos elaborados se elaboran encurtidos y eneldo fermentado. Los dos últimos tipos se someten a una fermentación completa con ácido láctico, mientras que los encurtidos frescos envasados ​​experimentan, en el mejor de los casos, una fermentación marginal a menos que se mantengan en salmuera durante 24 horas o más.

Se estima que entre el 40 y el 50% de la cosecha anual de pepinos se elabora directamente en envases frescos o productos pasteurizados, incluidos eneldos enteros, lanzas de eneldo, chips de eneldo, rebanadas dulces, etc. El resto de la cosecha se convierte en encurtidos de sal fermentada. o eneldos fermentados por fermentación y timidez de ácido láctico. El stock de sal curada se desala y se procesa en varios productos básicos de encurtidos, incluidos encurtidos agridulces, encurtidos mixtos, eneldos procesados, encurtidos en rodajas, condimentos, etc.

Hay 2 métodos generales para preparar encurtidos de caldo de sal para fermen y timidez:

En la actualidad, el procedimiento de salazón en seco no se utiliza mucho para los pepinos debido a su tendencia a producir encurtidos blandos, flácidos y arrugados que no se llenan correctamente cuando se procesan. Sin embargo, la salazón seca se utiliza para otros productos, especialmente coliflor, pimientos rojos y pimiento, aceitunas maduras curadas con sal, y es el procedimiento de elección para el chucrut.

Para los pepinos, la salazón en seco se realiza después de agregar primero salmuera para cubrir el fondo del tanque a una profundidad de al menos 30,5 cm (12 pulgadas) para formar un cojín, evitando así magullar, romper o aplastar los pepinos frescos cuando se se vierten en el tanque. Se agrega sal seca en una proporción de aproximadamente 22,5 kg (50 lb) por cada 450 kg (1000 lb) de pepinos pequeños y 29,25 kg (65 lb) por cada 450 kg (1000 lb) de pepinos grandes.

Cuando está lleno, el tanque se cubre con una cabeza circular de madera con listones hasta que haya espacio para unos 15 cm (6 pulgadas) de salmuera por encima de la tapa. A continuación, la cabeza de listones se asegura con pesadas vigas transversales que se sujetan en los extremos con abrazaderas. Para mayor comodidad en el manejo, la tapa de rejilla puede ser de 2 piezas semicirculares para tanques grandes o incluso de 3 piezas cuando se trata de tanques de mayor diámetro. Si la salmuera formada por ósmosis no cubre los pepinos o tapa cuando el tanque está cerrado, se agrega salmuera salométrica a 40 ° hasta el nivel deseado. La salmuera debe recircularse uno o dos días después de que se llena el tanque para igualar la concentración de sal en toda la salmuera. En un almacenamiento prolongado, la salmuera puede estar dentro y aumentarse lentamente hasta alcanzar un salómetro de 60 °.

En la industria de la salmuera, la concentración de sal se expresa en grados salométricos, que es el% de saturación de NaCl en peso. Una solución saturada de cloruro de sodio puro (salómetro de 100 °) contiene 26,359 ga 15,5 ° C (60 ° F). Por lo tanto, una lectura de salómetro de 10 ° es igual a 2,64% de NaCl en peso (redondeado a la décima más cercana). Los hidrómetros de sal están calibrados para que las lecturas cubran varios rangos de sal: bajo, medio y alto. También hay disponibles hidrómetros que están calibrados en% de sal por peso.

La mayoría de los encurtidos utilizan la técnica de salazón con salmuera para fermentar y ahuyentar pepinos en lugar del procedimiento de salazón en seco que se acaba de describir. Se puede utilizar un proceso de salmuera & # 8220low & # 8221 o & # 8220high & # 8221. La salmuera baja tiene una concentración de sal del salómetro de 25 ° a 30 °, mientras que la salmuera & # 8220high & # 8221 contiene 40 ° o más de sal por hidrómetro.

Los pepinos se manipulan para el proceso de salazón en seco, excepto que se usa salmuera para cubrir el producto. Los tanques se dirigen de la misma manera si son de madera o de hormigón.

Recientemente, se ha descubierto que los tanques de plástico moldeado y fibra de vidrio son útiles para reemplazar los recipientes de madera u hormigón perdidos por desgaste. Estos envases de plástico y fibra de vidrio tienen varias ventajas distintas. No están sujetos a la degradación biológica habitual de la madera ni a la corrosión química del hormigón. No es necesario mantenerlos fuera de temporada, como ocurre con los de madera, para evitar que desarrollen fugas que a veces requieren una gran reparación para su reparación.

Las válvulas de drenaje son de plástico (cloruro de polivinilo), al igual que todas las demás tuberías, por lo que se elimina la corrosión del metal y la contaminación resultante de los pepinos. Sin embargo, la mayor ventaja de estos contenedores más nuevos es que, si están diseñados adecuadamente, los cierres son casi herméticos, de modo que los problemas anteriores con la pérdida de acidez causada por el crecimiento de levaduras aeróbicas se reducen en gran medida.

Con el uso de láminas de plástico para cubrir la salmuera en tanques abiertos, el problema del control de las levaduras de película en las fermentaciones de pepino, en los últimos años, se ha reducido al mínimo. Las láminas de plástico (polietileno) se pueden usar con chucrut o como se hace con pepinos y aceitunas en tanques abiertos en California.

En el último caso, la película de plástico se hace flotar sobre la superficie de la salmuera sobre la falsa cabeza y se asegura al interior del tanque con listones de madera plegables clavados de modo que el plástico se mantenga en su lugar en la superficie de la salmuera. Esta disposición proporcionará condiciones casi anaeróbicas a menos que el plástico tenga imperfecciones o las lamas estén colocadas incorrectamente. Completa, o casi completa, la anaerobiosis se puede lograr usando & # 8220Sealtite & # 8221 (una cera ampliamente utilizada en la industria del vino) para sellar la cubierta de plástico. a los lados del tanque.

Una vez que se ha llenado el tanque de pepinos, se ha asegurado la tapa y se ha agregado salmuera, hay un rápido desarrollo de microorganismos en la salmuera. En general, no se intenta controlar las poblaciones microbianas de las salmueras, por lo que los pepinos se someten a una fermentación & # 8220 espontánea & # 8221.

Los controles naturales de la población microbiana de los pepinos en fermentación en el interior incluyen la concentración de sal en la salmuera, la temperatura de la salmuera, la disponibilidad de materiales fermentables y el número relativo y los tipos de microorganismos presentes en los pepinos y en la salmuera en la inicio de la fermentación. La rapidez de la fermentación está directamente relacionada con la temperatura de la salmuera y su concentración de sal.

La concentración inicial de la salmuera variará, dependiendo de la empresa de pick & shyling individual. En el pasado, se usaban concentraciones más altas de sal porque se creía que los niveles altos de sal retardaban el deterioro. Ahora, con una frecuencia cada vez mayor, los pepinos se fermentan en salmueras en el rango de 5-8% de NaCl.

A esta concentración de sal, la secuencia de especies de bacterias del ácido láctico se aproxima a la ya descrita para la fermentación de chucrut con la excepción de que las especies de Leuconostoc nunca predominan en las etapas iniciales de la fermentación, ni siquiera al 5% de sal.

Con un 8% de sal, es posible que estas especies no se detecten en absoluto. Las otras bacterias del ácido láctico, Pediococcus cerevisiae, Lactobacillus brevis y Lactobacillus plantarum, ocurren en la mayoría, si no en todas, las fermentaciones hechas en el rango de 5 a 8% de sal. Pediococcus cerevisiae es menos resistente a la sal, por lo que a veces está ausente en la salmuera en la concentración más alta (8%). Lo mismo ocurre con Lactobacillus brevis.

Durante la etapa primaria de la fermentación, se han aislado una gran cantidad de bacterias y shirias, levaduras y mohos no relacionados. Todos están ampliamente distribuidos en la naturaleza y, al comienzo de la fermentación, superan con creces las bacterias del ácido láctico deseadas en fermentaciones incontroladas.

La etapa primaria de fermentación, por lo tanto, es la fase más importante del proceso de decapado. Si por alguna razón la fermentación no procede normalmente durante este período, cualquiera de los microorganismos no esenciales puede volverse predominante y contribuir al deterioro.

La etapa primaria normalmente dura 2 o 3 días, excepcionalmente hasta 7 días o incluso más. Durante este período, el número de bacterias del ácido láctico aumenta rápidamente, las levaduras fermentadas y oxidantes aumentan significativamente, y las formas extrañas e indeseables disminuyen rápidamente y pueden desaparecer por completo. Al mismo tiempo, se observa un aumento constante de la acidez total y una disminución correspondiente en el pH de la salmuera.

En salmuera baja en sal estabilizada en aproximadamente 5% de NaCl, una mezcla de las especies de Leuconostoc poco tolerantes a los ácidos y las especies de Lactobacillus y Pediococcus tolerantes a los ácidos predomina en la etapa intermedia de fermentación. Si la fermentación es normal, las bacterias extrañas e indeseables han desaparecido por completo al cabo de 10 a 14 días, aunque las levaduras todavía están presentes en cantidades significativas. Hay un aumento adicional en la acidez total y el valor del pH también ha disminuido más.

Los datos de Etchells y Jones (1943), que se muestran en la Fig. 6.1, demuestran y muestran adecuadamente los cambios en las poblaciones de bacterias coliformes, órganos formadores de ácido y levaduras que se encuentran en las fermentaciones naturales de pepinos en salmuera en concentraciones de sal de 20 °, 40 °, y salómetro de 60 °, respectivamente. Se ve que las bacterias coliformes y otras especies gramnegativas se inhiben fácilmente en fermentaciones de salmuera que tienen sal de salómetro de 40 ° o menos debido al rápido desarrollo de ácido por las bacterias del ácido láctico.

Sin embargo, en salmueras a 60 ° de sal del salómetro, las bacterias lácticas y el tipo de Aerobacter resistente a la sal coliforme (representado por la línea de puntos en la Fig. 6.1) y las levaduras compiten por los materiales fermentables y pueden producir grandes cantidades de gas (CO2 y H2) y provocan un alto porcentaje de material hueco (hinchazón). Es interesante que el tipo de Aerobacter resistente a la sal también se presente en las fermentaciones de aceitunas y ha sido identificado por Foda y Vaughn (1950) como un tipo de Aerobacter aerogenes indol positivo.

Las especies de Leuconostoc son favorecidas por bajas temperaturas (7,2 ° -10 ° C o 45 ° -50 ° F) y bajas concentraciones de sal (2,5-3,7%) según Pederson y Albury (1950, 1954). Etchells y col. (1975) creen que esta especie no se encontraría normalmente en fermentaciones de pepino tímido y sal marina en salmuera comercial a 6-8% de sal y 24 ° -29 ° C (75 ° -85 ° F).

Sin embargo, casi siempre existen excepciones previas que "confirman la regla". Uno de los primeros encuentros (inédito) del presente autor con especies de Leuconostoc involucró aproximadamente 150 barriles (190 litros o 50 gal. De capacidad) de encurtidos de eneldo refrigerados y desmenuzados que se producían para el mercado de delicatessen.

La mayoría de los barriles de pepinos en fermentación tenían una salmuera muy viscosa. La temperatura y la temperatura de la salmuera variaron de 6 ° a 8 ° C (43 ° a 47 ° F) y las concentraciones de sal estuvieron en el rango de 4-6% de NaCl. En el examen, se determinó que las bacterias predominantes pertenecían a la especie Leuconostoc mesenteroides.

En retrospectiva, se cree que la baja temperatura de la salmuera contrarrestó el efecto de la concentración de sal para permitir que L. mesenteroides domine las salmueras de los encurtidos de eneldo refrigerados, incluso al 6% de NaCl. Aun así, se acepta que Leuconostoc mesenteroides no es una parte integral de las poblaciones de bacterias del ácido láctico de fermentaciones de stock de sal normal en el rango de 5 a 8% de sal y siempre está ausente en las salmueras que tienen más sal.

Pediococcus cerevisiae, Lactobacillus brevis y Lactobacillus plantarum son responsables de la etapa final y la finalización de la acumulación de ácido láctico en fermentaciones incontroladas en salmueras que contienen sal estabilizada en el rango de 5 a 8%. Las 3 especies se encuentran cuando los pepinos se fermentan con menos de aproximadamente un 8% de sal.

Sin embargo, la actividad de P. cere & shyvisiae está severamente restringida a esta concentración de sal y deja de pro & shyliferate cuando el pH cae a aproximadamente 3,7. Esto deja solo las 2 especies de Lactobacillus que quedan para completar la fermentación. Al final, la acidez total puede alcanzar el 0,9%, calculado como ácido láctico, y tener un valor de pH tan bajo como 3,3, siempre que las levaduras oxidativas se mantengan bajo control por la anaerobiosis.

4. Encurtidos de eneldo fermentados:

Los encurtidos de eneldo genuinos se diferencian de los otros encurtidos de eneldo bien conocidos (eneldo curado fresco y eneldo procesado) porque son el producto de la fermentación y timidez bacteriana en salmuera salada con sabor a eneldo. Deben su sabor y aroma distintivos a los productos de la fermentación de las bacterias del ácido láctico y a la mezcla de sabor y aroma de eneldo y especias que se agregaron a la salmuera.

Los pepinos de mayor tamaño se utilizan generalmente para preparar encurtidos de eneldo fermentados. Se lavan y se colocan en recipientes adecuados, junto con la cantidad necesaria de eneldo (generalmente curado en vinagre, salmuera) y especias de eneldo, y se ponen en salmuera.

Los encurtidos de eneldo generalmente se fermentan en salmuera baja en sal de 5% o incluso menos de NaCl, pero algunos usan hasta 7 u 8% de salmuera. El uso de vinagre para ayudar a retardar el crecimiento de microorganismos indeseables al disminuir el valor de pH de la salmuera es una práctica común. La temperatura óptima para la fermentación es entre 21 ° y 26,7 ° C (70 ° y 80 ° F).

La fermentación suele estar activa durante 3 a 4 semanas y se considera esencial un período de curación adicional de 3 a 4 semanas. Durante este período de 6 a 8 semanas, la pulpa de los encurtidos se vuelve completamente translúcida. La salmuera contiene aproximadamente un 0,5 a un 1,2% de acidez total calculada como ácido láctico.

Además, hay una pequeña cantidad de ácido volátil (acético), etanol y otros productos menores producidos por las bacterias del ácido láctico y las levaduras presentes durante la fermentación. Los valores de pH oscilan entre aproximadamente 3,3 y 3,5 si los encurtidos se han mantenido bajo una anaerobiosis casi completa. De lo contrario, si persisten las levaduras oxidativas, los valores de pH serán más altos debido a la pérdida de ácido que utilizan.

Anteriormente, era una práctica casi universal usar barriles de 190 litros (50 gal.) Para la fermentación, aunque algunos pepinillos usaban pequeños tanques de madera. La producción ahora debe considerarse fermentación a granel, ya que la mayoría de los eneldos fermentados se elaboran en tanques de madera o en recipientes de plástico o fibra de vidrio que contienen 0,9 TM (1 tonelada) o más de pepinos.

& # 8220Durante la noche, & # 8221 & # 8220, & # 8221 o & # 8220Icebox & # 8221, los encurtidos de eneldo son similares a los eneldos genu y shyine, con la importante excepción de que se almacenan a temperatura baja y timidez (38 ° -45 ° F) donde un lento La fermentación del ácido láctico produce (al final de los 6 meses), una acidez total de sólo alrededor de 0,3 a 0,6% calculada como ácido láctico.

Estos encurtidos refrigerados conservan algo del sabor a pepino fresco y son muy apreciados como complemento alimenticio. Sin embargo, son tan perecederos que deben mantenerse refrigerados hasta que se vendan para su consumo. Consecuentemente, su disponibilidad no está muy extendida y muchas personas nunca han tenido el placer de comerlos.

La fermentación a granel se ha hecho posible debido a una mayor comprensión y desconfianza de la necesidad de condiciones anaeróbicas en la fermentación. Los tanques de madera están equipados con una película de plástico y los contenedores de plástico y fibra de vidrio están diseñados para proporcionar anaerobiosis.

Al comienzo de cualquier tipo de fermentación del eneldo, la población microbiana original incluye una amplia variedad de bacterias, levaduras y mohos no relacionados. Todos ellos están ampliamente distribuidos en la naturaleza y al principio superan en número a las bacterias del ácido láctico. Sin embargo, si la fermentación se desarrolla de forma normal, pronto predominarán las bacterias del ácido láctico.

La secuencia de bacterias del ácido láctico ya descrita para los encurtidos de caldo de sal también se encuentra en las salmueras de fermentación de los encurtidos de eneldo recién descritos. Sin embargo, debido a la menor concentración de sal, y en el caso de los eneldos refrigerados, la temperatura más baja, Leuconostoc mesenteroides juega un papel más importante. El trabajo descrito por Pederson y Ward (1949) y Pederson y Albury (1950) corroboran el inicio de la fermentación por Leuconostoc mesenteroides a temperaturas más bajas y concentraciones de sal más bajas.

Una vez que la fermentación láctica tiene un comienzo apreciable, las otras especies, Pediococcus cerevisiae, Lactobacillus brevis y Lactobacillus plantarum comienzan a dominar la fermentación. Luego, la fermentación se completa con las 2 especies de Lactobacillus, L. brevis y L. plantarum.

Los encurtidos de eneldo genuinos se pueden comercializar a granel en recipientes de plástico de varios tamaños o, como hacen algunos encurtidos, envasados ​​en vidrio, cubiertos con una salmuera acidificada, cerrados y pasteurizados a 74 ° C (165 ° F) durante 15 min. (temperatura del centro de la jarra) y se enfrió rápidamente a 37,8 ° C (100 ° F) o menos. Hasta donde se sabe, los eneldos refrigerados siempre se venden a granel y se mantienen refrigerados hasta que se consumen, debido a su extrema susceptibilidad al deterioro.

5. Deterioro de los encurtidos:

Se han realizado estudios exhaustivos sobre el deterioro de los pepinos durante la fermentación, curado y almacenamiento. La mayor parte del deterioro es causado por la actividad de microorganismos, ya sea por la elaboración de enzimas deteriorantes o como resultado de la producción copiosa de productos finales gaseosos (dióxido de carbono e hidrógeno).

Los defectos químicos generalmente se limitan a la contaminación metálica o la alteración no anticipada del sabor y aroma por el uso de sustancias químicas específicas o congéneres indefinidos utilizados para condimentar. También se han producido reacciones autoquímicas y fisicoquímicas.

El defecto más dañino causado por microorganismos es la destrucción de tejidos resultante de enzimas celulolíticas o pectinolíticas elaboradas por una variedad de organismos. La destrucción del tejido y la pérdida de textura o firmeza generalmente significan una pérdida económica casi total para el pepinillo.

El deterioro y la timidez gaseosos, que resulta en la producción de cavidades internas o material distorsionado causado por una presión de gas excesiva, es otro deterioro común causado por microorganismos. Este defecto se conoce como deterioro & # 8220bloater & # 8221 o & # 8220floater & # 8221. Los pepinillos afectados pueden tener cavidades internas en forma de lente o los lóculos pueden estar ligeramente separados.

En casos severos, los lóculos se separan por completo y la carne de cada lóculo se comprime de modo que el interior es completamente hueco y la forma recuerda a un globo. Los encurtidos de existencias de sal dañados por la presión destructiva del gas generalmente pueden recuperarse desviándolos hacia productos de tipo condimento. Sin embargo, el deterioro de los pepinillos encurtidos por la hinchazón puede significar una pérdida económica en la actualidad.

6. Ablandamiento del pepino fermentado:

El ablandamiento se produce cuando los microorganismos son capaces de elaborar enzimas pec y timidinolíticas o celulolíticas en las condiciones de salinidad, acidez, etc., que existen en las salmueras de encurtidos. El ablandamiento es un deterioro progresivo que ocurre con mayor frecuencia poco después de que los pepinos se ponen en salmuera para la producción de encurtidos de eneldo o sal.

Primero se ataca la piel del pepino, generalmente en el extremo de la flor. En poco tiempo, toda la piel puede verse afectada, volverse resbaladiza y eliminarse fácilmente. Esta característica primera manifestación de ablandamiento ha dado lugar a los términos descriptivos & # 8220slips & # 8221 o & # 8220slippery & # 8221 encurtidos en la industria.

Los encurtidos & # 8220Mushy & # 8221 resultan cuando el ablandamiento progresa hacia las capas más profundas de células en los encurtidos y se atacan más y más materiales pécticos, presentes en la laminilla media que separa las células individuales del cucum y shyber. Es interesante que la forma del pepinillo parezca normal, pero cuando se aplica presión, adquiere una consistencia blanda.

Las bacterias producen tres tipos de enzimas pectolíticas, la pectina metilesterasa (pectinesterasa) separa los grupos metilo de la molécula de pectina dejando ácido péctico. La poligalacturonasa degrada el ácido péctico dejando ácido digalacturónico saturado u oligourónidos superiores. La trans-eliminasa del ácido poligalacturónico divide el ácido péctico dejando ácido digalacturónico insaturado u oligourónidos insaturados superiores como los principales productos finales.

Se sabe que una variedad de bacterias, levaduras y mohos producen enzimas pectolíticas Los tipos Gram positivos de Bacillus incluyen las siguientes especies: B. subtilis, B. pumilus, B. polymyxa, B. macerans y B. stearothermophilus, todas han sido estudiaron y sus enzimas pectolíticas descritas por Vaughn y sus asociados.

También se ha encontrado que los tipos Gram-negativos, que involucran varios géneros e incluyen Achromobacter, Aerobacter, Aeromonas, Escherichia, Erwinia y Paracolobactrum, contienen cepas que tienen actividad pectolítica.

Se ha demostrado que todas las especies y géneros bacterianos degradan los encurtidos, haciéndolos primero resbaladizos y luego blandos en textura cuando se prueban in vitro con pepinos esterilizados. El pH límite y variable para la actividad de las enzimas pectolíticas bacterianas está en el rango de 5,0 a 5,5.

Por lo tanto, se concluye que las especies pectinolíticas representativas de los géneros anteriores de bacterias pueden causar ablandamiento de cucum & shybers, ya sea sal o eneldo, si:

(1) Las bacterias pectinolíticas predominaron en las poblaciones microbianas de los pepinos y sus salmueras.

(2) El pH de los pepinos en salmuera estaba en el rango deseable para ablandamiento: pH 5,5 o superior. Se sabe que algunas de las bacterias suavizantes pueden elevar el pH de las salmueras a menos que los valores iniciales sean inhibidores.

(3) La fermentación láctica deseable se retarda o detiene de alguna manera de modo que los valores de pH de los pepinos en salmuera permanezcan relativamente altos durante varios días.

(4) La concentración de salmuera está en el rango de 5 a 8% de NaCl.

Una variedad de diferentes levaduras y mohos también tienen la capacidad de descomponer sustancias pectinosas. Los primeros informes de actividad pectolítica por levaduras aparentemente fueron hechos por Cruess y Douglas (1936) y Roelofsen (1936) en julio y octubre, respectivamente. Sin embargo, no se estableció firmemente hasta 1951 que las levaduras poseían actividad pectolítica.

El trabajo de Luh y Phaff con Saccharomyces fragilis fue informado entonces, y luego confirmado por Roelofsen (1953) en una reiteración de su publicación de 1936, originalmente publicada en una oscura revista en idioma holandés. Se sabe que algunas otras levaduras son pectinolíticas.

Vaughn y col. (1969A) describieron 3 especies de Rhodotorula que producían poligalacturonasa y, nuevamente, en 1972 describieron otras 2 especies de Saccharomyces que podrían descomponer el material pectinoso. Todas las levaduras produjeron poligacturonasas que eran activas en el rango ácido muy por debajo del valor de pH 5,5 que se considera limitante para las enzimas bacterianas.

Las concentraciones de sal anteriores se vuelven limitantes para el crecimiento de algunas de las cepas de levadura. Esta puede ser una de las razones por las que, en el pasado, no se han recuperado más levaduras que causan ablandamiento de las salmueras de pepino. Hasta donde se sabe, las levaduras solo producen poligalacturonasa.

Una variedad de mohos producen enzimas suavizantes que incluyen tanto tipos celulolíticos como pectolíticos. Se sabe que los mohos producen pectinesterasa, poli y timogalacturonasa y pectina-trans-eliminasa. Estas enzimas han sido descritas con cuidado y tímidamente por Phaff (1947), que trabajó con Penicillium chrysogenum, y por Edstrom y Phaff (1964), que utilizaron Aspergillus fonsecaeus para describir la purificación y las propiedades de la pectina-trans-eliminasa.

Los hongos incluyen representantes de los géneros Alternaria, Aspergillus, Cladosporium, Dematium, Fusarium, Geotrichum, Mucor, Myrothecium, Paecilomyces, Penicillium, Phoma y Trichoderma. Etchells y col. (1955) demostraron que los mohos crecen y secretan las enzimas suavizantes en las flores del pepino. La introducción de las flores frescas o secas que contienen las enzimas, junto con los pepinos a los que están adheridas, proporciona el factor de deterioro cuando se agrega la salmuera.

Los tanques llenos de pepinos pequeños que retienen un alto porcentaje de flores o con flores añadidas experimentalmente poseen una alta actividad enzimática y los encurtidos suelen volverse blandos o inferiores en firmeza. Las pérdidas causadas por flores contaminadas pueden reducirse en gran medida drenando la salmuera de la cubierta original y reemplazándola con salmuera nueva. Esto aparentemente reduce la cantidad de enzima suavizante de modo que el suavizado se vuelve insignificante o nulo.

Drenar la salmuera de la cubierta había sido un método satisfactorio para controlar el problema del ablandamiento desde .1954 hasta que las regulaciones estatales y federales recientes relativas a la eliminación de la sal restringían severamente su uso. Luego, los estudios se dirigieron hacia la búsqueda de inhibidores de enzimas pectolíticas y celulolíticas y tímidas.

Esta búsqueda, que implicó el aislamiento de un inhibidor de varias fuentes vegetales, tuvo éxito. El cultivo forrajero, Sericea lespedeza, fue una fuente particularmente buena del inhibidor y Bell et al. (1965 A) informó que 50-100 ppm de un extracto crudo de esta fuente bloquearían el ablandamiento del n. 1 tamaño de pepinos.

Desafortunadamente, ha habido dificultades para obtener la aprobación para el uso del inhibidor en condiciones comerciales, por lo que Etchells et al. (1975) han recurrido a estudios relacionados con la recuperación de las salmueras para su reciclaje. (A este autor le parece, al menos, que el método más simple para recuperar la salmuera sería el uso de calor para inactivar las enzimas, seguido de procedimientos de precipitación, floculación y filtración, etc., comúnmente utilizados para la purificación de suministros de agua. )

Los microorganismos productores de gas, que ahora se sabe que causan deterioro gaseoso y timidez de los encurtidos, representan varios géneros de levaduras y bacterias. Aunque se sospechaba antes, Veldhuis y Etchells presentaron la primera evidencia sustancial de que el deterioro gaseoso fue causado por microorganismos en 1939.

Descubrieron que el hidrógeno se producía en cantidades significativas en las fermentaciones con salmuera del Salómetro a 60 ° y en algunas, pero no en todas, las fermentaciones a concentraciones más bajas de sal. También aislaron, pero no identificaron, un organismo que producía cantidades significativas de hidrógeno (probablemente un Aerobacter, comentario del autor y # 8217).

Algo más tarde, Jones et al. (1941) y Ftchells y Jones (1941) sugirieron que la fermentación gaseosa por levaduras no identificadas era la causa del deterioro & # 8220floater & # 8221. Más tarde, Et & shychells et al. (1945) presentó evidencia de que las bacterias coliformes del género Aerobacter causaron la formación de hidrógeno en las fermentaciones de encurtidos.

Las levaduras activas en las fermentaciones naturales de encurtidos no son deseables, ya sea porque causan una copiosa formación de gas o, en consecuencia, aumentan la formación de hinchazón, o porque utilizan ácido láctico y, si no se controlan, provocan un aumento del pH hasta el punto en que las bacterias de descomposición pueden renovar sus actividades.

Las levaduras fermentadoras (subsuperficiales) han sido identificadas como pertenecientes a los géneros Brettanomyces, Hansenula, Saccharomyces y Torulopsis por Etchells et al. (1961). Las levaduras oxidativas (de superficie o de película) han sido identificadas como pertenecientes a los géneros Candida, Endomycopsis, Debaryomyces y Zygosaccharomyces por Etchells y Bell (1950). Mrak y Bonar (1939) consideraron que el género Debaryomyces es responsable de la formación de películas en los encurtidos de sal.

Etchells y Bell (1956) demostraron que Lactobacillus brevis, una bacteria del ácido láctico formadora de gas, causa la formación de flotadores in vitro. El trabajo más reciente de Etchells y sus asociados ha desentrañado la mayoría de los factores desconocidos en la explicación completa del deterioro & # 8220bloater & # 8221.

Descubrieron que cuando se ponen en salmuera pepinos de gran tamaño sin calentar, se produce una hinchazón grave incluso cuando Lactobacillus plantarum es la especie que fermenta. Se encontró que cuando se ponen en salmuera los pepinos sin calentar, la respiración de la fruta libera suficiente dióxido de carbono en la salmuera de modo que, cuando se combina con la pequeña cantidad producida por L. plantarum, es suficiente para causar daño por hinchazón.

Se sabe que otras bacterias formadoras de gas que se encuentran en la etapa inicial de la fermentación del pepino causan deterioro in vitro en pepinos pasteurizados con salmuera al 5%. Estos incluyen el grupo de bacilos aerobios Bacillus polymyxa-macerans y el pseudomonad formador de gas, Aeromonas liquefaciens.

Por tanto, se ve que todos los microorganismos formadores de gas que se encuentran en las salmueras de encurtidos, tanto deseables como indeseables, pueden ser responsables en un momento u otro de producir suficiente dióxido de carbono y / o hidrógeno para provocar el deterioro gaseoso.

La purga de nitrógeno de la salmuera fermentada se usa para reducir los niveles indeseables de dióxido de carbono que de otra manera podrían resultar en la formación de hinchazón.

La principal causa del deterioro químico no biológico de los encurtidos es la adición directa de productos químicos indeseables a las salmueras o los encurtidos. Los cambios que tienen lugar pueden afectar la apariencia y el color o el sabor y aroma de los encurtidos.

La contaminación con cobre y hierro anteriormente era el tipo más común de deterioro químico. El vinagre o el ácido láctico que se utilizaba para la preparación de salmueras o licores para encurtidos solía estar muy contaminado con cobre y hierro.

Otra contaminación metálica con estos dos productos químicos resultó del contacto de equipos corrosivos (válvulas, tuberías, etc.) hechos de aleaciones que contienen cobre y hierro con las salmueras comparativamente corrosivas utilizadas para el decapado. Los componentes de acero inoxidable y plástico han eliminado este problema.

El cobre reemplaza al magnesio en la clorofila y feofitina contenidas en los encurtidos y hace que se vuelvan de un verde artificial artificial a un color verde azulado. Solo de 5 a 10 ppm de cobre en la salmuera o licor es suficiente para estropear los encurtidos.

El hierro interviene en el ennegrecimiento de las salmueras y los encurtidos. Salmuera negra en fermentaciones de encurtidos, en lugar de implicar siempre sulfato o reducción de compuestos de azufre proteínico, con toda probabilidad es frecuente que el hierro reaccione con compuestos polifenólicos para formar complejos & # 8220tannatos & # 8221 de hierro que son de color negro, negro azulado o de color negro verdoso.

Se requiere oxígeno para oxidar el hierro al estado férrico y para mantener el progreso de esta reacción. Esta compleja reacción comienza en la superficie y se extiende hacia abajo a medida que penetra el oxígeno. Sin embargo, el sulfuro de hierro se formará a partir del hierro reducido (ferroso), por lo que las salmueras de encurtidos sulfurados son casi uniformemente negras desde la parte superior hasta la parte inferior de la salmuera y, presumiblemente, tienen el olor a huevo podrido que identifica a H2S.

Rahn (1913) fue uno de los primeros en investigar el problema de las salmueras negras en los encurtidos. Encontró que el color negro era el resultado de la producción de sulfuro de hierro causado por la reducción bacteriana del sulfato en el yeso (CaSO4) a H2S, que luego reaccionó con el hierro para producir el sulfuro de hierro negro.

Fabian y col. (1982) confirmó el trabajo de Rahn y lo amplió para incluir una discusión sobre la posible liberación de sulfuro de hidrógeno en el curso de la descomposición de proteínas por bacterias. Aunque la producción de sulfuro de hidrógeno estaba bien documentada, no se identificaron las bacterias responsables.

El ennegrecimiento bacteriano es causado supuestamente por Bacillus nigrificans, relacionado con B. mesentericus.

9. Estudios de fermentación de cultivos puros:

Etchells y col. (1964) informaron los resultados de su estudio de fermentación de cultivo puro de pepinos en salmuera, una investigación que fue de gran importancia para la industria del encurtido. Este trabajo condujo al concepto para el desarrollo de productos encurtidos & # 8220In-Container & # 8221 o & # 8220 Ready to Eat & # 8221 de una variedad de tipos.

Los procesos para la producción de encurtidos de eneldo listos para comer y otros productos fueron descritos en una patente de servicio público por Etchells et al. (1968 B). El proceso involucró choque térmico y envasado aséptico del producto en recipientes desinfectados, seguido de la cobertura con salmuera pasteurizada a 76.7 ° C (170 ° F) y enfriado a 4.4 ° C (40 ° F) e inoculación con cultivos puros de ácido láctico. bacterias que dieron como resultado una fermentación y timidez controladas.

Sin embargo, al intentar adaptar el concepto de cultivo puro a los tanques (de 2,25 a 13,5 TM o de 2,5 a 15 toneladas de capacidad) utilizados para la fermentación a granel de pepinos, se encontraron muchos problemas económicos que no pudieron resolverse. Se ha descrito lo que es práctico y si se siguen los pasos esenciales se asegurará contra pérdidas por organismos de descomposición de cualquier tipo.

10. Fermentación controlada de pepinos:

Hay una serie de pasos en el proceso desarrollado por Etchells y asociados que son nuevos. Algunos otros se han practicado en la industria durante al menos 50 años. No obstante, todos los pasos ayudan a avanzar en nuestro conocimiento de la ciencia y la tecnología de la fermentación del pepino.

Dado que no era práctico destruir los organismos contaminantes con calor, como se hizo en el proceso de cultivo puro descrito anteriormente, se ha utilizado un lavado minucioso y cloración en el recipiente para reducir la contaminación inicial por microorganismos, se agrega cloro (aproximadamente 80 ppm) a una salmuera de salómetro de 25 ° y se utiliza como salmuera de cobertura. La salmuera de cobertura clorada se acidifica cuidadosamente con ácido acético (grado alimenticio) o su equivalente de vinagre de 200 granos. La salmuera de la cubierta se vuelve a clorar, aproximadamente medio día después de agregar la salmuera de la cubierta.

Se agrega sal a la salmuera de cobertura para mantener la concentración original de la salmuera, que de otra manera se diluiría por el contenido de agua (aproximadamente 95%) de los pepinos. La cantidad de sal agregada a la salmuera de cobertura al principio, y después de 1 o 2 días, dependerá del tamaño de los pepinos que se estén poniendo en salmuera.

Después de que se haya equilibrado la adición de sal inicial, pero antes de la segunda adición de sal y alrededor de 3 o 4 horas antes de la adición de los cultivos iniciadores, se añade acetato de sodio para tamponar la salmuera de cobertura. Esta amortiguación se realiza para garantizar que todos los azúcares fermentables se hayan utilizado durante la etapa activa del cultivo de ácido láctico. De lo contrario, las levaduras fermentadoras tolerantes a los ácidos podrían fermentar más tarde el azúcar residual y producir niveles de dióxido de carbono quizás suficientes para causar algún deterioro gaseoso.

Las inoculaciones pueden realizarse con las 2 especies de bacterias del ácido láctico homo-fermentativas P. cerevisiae y L. plantarum o bien con L. plantarum solo. Es muy importante que los cultivos iniciadores seleccionados puedan dar el máximo rendimiento en las condiciones óptimas para la fermentación. Deben crecer bien a 23,9 ° -29,4 ° C (75 ° -85 ° F), no ser retardados por un 6 a 8% de sal y producir una cantidad mínima de dióxido de carbono. Las cepas de P. cerevisiae no deben inhibir L. plantarum si las 2 especies se van a utilizar juntas para iniciar la fermentación.

La purga de nitrógeno se inicia tan pronto como el tanque de pepinos se llena, se pone en salmuera y se acidifica. El tipo y la velocidad de purga dependerán de la programación y los cambios para diferentes tamaños de pepinos y capacidades de contenedores. Etchells y col.(1975) informe, & # 8220 Se ha encontrado repetidamente que restringir la acumulación de dióxido de carbono en la salmuera durante toda la fermentación, utilizando el proceso controlado, previene la formación de hinchazón. & # 8221


¿Son las vacas la mayor fuente de metano?

No, las vacas por sí solas no son la mayor fuente de metano. Sin embargo, todo el ganado que incluye a los animales rumiantes es la mayor fuente de producción de metano del mundo biológico vivo cuando se ve a escala global.

Cabe señalar que, aunque los rumiantes liberan metano a la atmósfera, la gran cantidad de metano en realidad es liberada por actividades humanas que están aumentando los gases de efecto invernadero en la atmósfera.

Las vacas liberan metano a la atmósfera al eructar o tirarse pedos o por el estiércol de vaca.

Cuando todas las liberaciones de metano de las vacas y otros rumiantes se suman a gran escala global, se convierte en realidad en un nivel enorme de metano.

En realidad, esta liberación puede causar un gran impacto en el cambio climático al calentar la atmósfera terrestre debido a la radiación del sol atrapado.

Hoy en día, los científicos están preocupados por la liberación de metano de animales rumiantes como vacas, ovejas, etc.

Los científicos están encontrando nuevas formas de reducir la producción de metano de la digestión de las vacas agregando algunos suplementos a su dieta.

Por ejemplo, los científicos están intentando agregar algas marinas a la comida de las vacas con la esperanza de que las algas puedan inhibir una enzima específica que participa en la producción de metano mientras la vaca digiere su comida.

Sin embargo, también debe tenerse en cuenta que la liberación de metano de los rumiantes es muy inferior en comparación con la liberación de metano por otras actividades humanas cuando se observa a escala mundial.


Diversas bacterias en las frutas y verduras frescas varían según el tipo de producto y las prácticas agrícolas.

Las frutas y verduras frescas tienen una gran cantidad de bacterias en su superficie, no todas las cuales causan enfermedades. En el primer estudio para evaluar la variedad de estas bacterias no patógenas, los científicos informan que estas bacterias de la superficie varían según el tipo de producto y las prácticas de cultivo.

Los resultados se publican el 27 de marzo en la revista de acceso abierto. MÁS UNO por Jonathan Leff y Noah Fierer en la Universidad de Colorado, Boulder.

El estudio se centró en once tipos de productos que a menudo se consumen crudos y encontró que ciertas especies como la espinaca, los tomates y las fresas tienen bacterias superficiales similares, y la mayoría de estos microbios pertenecen a una familia. Frutas como manzanas, melocotones y uvas tienen comunidades bacterianas superficiales más variables de tres o cuatro grupos diferentes. Los autores también encontraron diferencias en las bacterias de la superficie entre los productos cultivados con diferentes prácticas agrícolas.

Los autores sugieren varios factores que pueden contribuir a las diferencias que observaron, incluidas la ubicación de las granjas, la temperatura o el tiempo de almacenamiento y las condiciones de transporte. Estas bacterias de la superficie de los productos agrícolas pueden afectar la velocidad a la que se echan a perder los alimentos y pueden ser la fuente de microbios típicos en las superficies de la cocina. Estudios anteriores han demostrado que, aunque tales microbios no necesariamente causan enfermedades, aún pueden interactuar y tal vez inhibir el crecimiento de microbios que causan enfermedades. Los resultados de esta nueva investigación sugieren que las personas pueden estar expuestas a bacterias sustancialmente diferentes según los tipos de productos que consuman.


Cómo la lejía mata las bacterias

Durante 200 años, el blanqueador con cloro ha sido el producto químico preferido para eliminar los gérmenes, pero los científicos apenas están comenzando a descubrir cómo la sustancia cáustica mata las bacterias y otros microbios.

Un equipo de biólogos moleculares ha revelado ahora parte del proceso mediante el cual la lejía elimina los microbios por accidente.

"Como sucede tan a menudo en la ciencia, no nos propusimos abordar esta cuestión", dijo Ursula Jakob de la Universidad de Michigan, quien dirigió el estudio. "Pero cuando nos topamos con la respuesta a mitad de camino de un proyecto diferente, todos estábamos muy emocionados".

Jakob y su equipo estaban estudiando una proteína bacteriana conocida como proteína de choque térmico 33 (Hsp33), que actúa como una "chaperona molecular", protegiendo a las proteínas de reacciones que podrían dañarlas. El papel de Hsp33 es particularmente importante cuando las células están bajo estrés, por ejemplo, cuando las temperaturas aumentan debido a la fiebre.

"A altas temperaturas, las proteínas comienzan a perder su estructura molecular tridimensional y comienzan a agruparse y formar agregados grandes e insolubles, como cuando se hierve un huevo", dijo la autora principal del estudio, Jeannette Winter, una de las investigadoras postdoctorales de Jakob. Como un huevo cocido, esas proteínas nunca pueden volver a su estado anterior y las células estresadas eventualmente mueren.

Jakob y su equipo encontraron que un químico particular en el blanqueador de cloro, el hipoclorito, tiene un efecto muy similar sobre las proteínas al que tiene el estrés por calor. Al igual que el calor, el hipoclorito hace que las proteínas se agrupen.

"Muchas de las proteínas que ataca el hipoclorito son esenciales para el crecimiento bacteriano, por lo que la inactivación de esas proteínas probablemente mata a las bacterias", dijo la miembro del equipo del estudio Marianne Ilbert, también investigadora postdoctoral en el laboratorio de Jakob.

Si bien el uso de lejía ciertamente matará los gérmenes en la encimera de la cocina o en la bañera, también es peligroso para el medio ambiente después de que se lava por el desagüe, así como para su salud si la habitación en la que está trabajando no está bien ventilada. .

Los limpiadores con lejía también promueven un clima de germofobia en Estados Unidos, han dicho algunos expertos, señalando que solo es necesario eliminar los gérmenes, no matarlos. El uso excesivo de productos antimicrobianos puede contribuir a la resistencia a los antibióticos al eliminar los gérmenes más débiles y dejar solo los que son más difíciles de matar.

Los hallazgos de Jakob y su equipo, detallados en la edición del 14 de noviembre de la revista Celda, también arroja luz sobre cómo nuestros cuerpos luchan contra las infecciones bacterianas. Nuestras propias células inmunes producen hipoclorito como primera línea de defensa para matar los microbios invasores. Desafortunadamente, el hipoclorito también daña las células del cuerpo y se cree que esto es la causa del daño tisular en los sitios de inflamación crónica.

El estudio fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud, una beca predoctoral Rackham y una beca postdoctoral de la Leopoldina Gesellschaft Deutscher Naturforscher.


Se muestra que las bacterias causan coágulos de sangre: la coagulación bacteriana depende de la agrupación

Las bacterias pueden causar directamente la coagulación de la sangre y el plasma humanos y el proceso mdasha que se pensaba previamente que se había perdido durante el curso de la evolución de los vertebrados, según una nueva investigación de la Universidad de Chicago, el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas y el Institut Pasteur de París.

El descubrimiento mejorará la comprensión de los científicos sobre la coagulación durante las infecciones bacterianas y puede conducir a nuevos métodos clínicos para tratar afecciones médicas graves como la sepsis y el ántrax.

Se sabe desde hace mucho tiempo que la sangre a menudo se coagula durante la sepsis o las infecciones bacterianas, pero esto se ha considerado generalmente como una respuesta inmunitaria e inflamatoria del huésped. También se sabía que las bacterias pueden activar factores que preceden a la coagulación, pero no se sabía previamente que las bacterias pueden pasar el umbral de coagulación y provocar la formación de coágulos de sangre. Una vez que se forman, los coágulos pueden crecer y propagarse. Aunque esto puede ayudar a prevenir la diseminación de la bacteria a través del huésped, a menudo conduce a un daño vascular grave debido a vasos sanguíneos bloqueados y lesionados.

La clave para la formación de coágulos es la ubicación de las bacterias, más que el número total de bacterias o su nivel de concentración. En otras palabras, para aquellas bacterias que pueden activar factores de coagulación, la coagulación ocurre solo cuando se forma un grupo de bacterias.

"Nuestra investigación demuestra que la coagulación se puede controlar cambiando la distribución espacial o agrupación de bacterias", dijo el coautor del estudio Christian Kastrup, asistente postdoctoral en el Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. "Por lo tanto, considerar la ubicación de las células bacterianas, en lugar de solo su presencia o ausencia y su número total, podría cambiar significativamente nuestra comprensión de la coagulación".

Kastrup, quien trabajó en esta investigación como estudiante de posgrado en el Laboratorio Ismagilov del Departamento de Química de la Universidad de Chicago, es el primer autor del artículo de Nature. Rustem Ismagilov, profesor de química en la Universidad de Chicago, es el autor correspondiente. Investigadores del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas, el Institut Pasteur de París y el Departamento Ben-May de Investigación del Cáncer de la Universidad de Chicago fueron coautores del artículo.

La coagulación puede ocurrir si se acumulan suficientes proteasas que activan la coagulación cerca de las bacterias, en lugar de difundirse. Esta investigación utilizó Bacillus anthracis, el patógeno que causa el ántrax (utilizando una cepa segura que no infecta a los humanos). Encontró que en el caso de la sangre humana, la coagulación requería la secreción de metaloproteasa de zinc InhA1, que activaba la protrombina y el factor X directamente y mdashnot a través del factor XII o las vías del factor tisular.

"Nos referimos a este mecanismo como 'acción de quórum' para distinguirlo de la detección de quórum, en la que las bacterias coordinan ciertas acciones basadas, en parte, en su densidad", dijo Wei-Jen Tang, profesora del Departamento de Investigación del Cáncer de Ben-May. .

Este trabajo abre un nuevo campo de estudio, agregó. "Ahora exploraremos los puntos en común de la actuación del quórum y cómo la actuación del quórum puede afectar la dinámica evolutiva".

Los resultados de esta investigación tienen amplias implicaciones, según Ismagilov. "El trabajo enfatiza la importancia de la distribución espacial de las bacterias, en lugar de solo su concentración promedio en el funcionamiento de redes bioquímicas no lineales", dijo.

El Instituto Nacional de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias y la Oficina de Investigación Naval apoyaron la investigación.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de Chicago. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.


¿Por qué las bacterias producen H₂O₂? - biología

Resumen del artículo:

Bacterias de azufre verde y púrpura

Las bacterias del azufre son bacterias fotosintéticas filamentosas, anaerobias, gramnegativas. Durante la fotosíntesis, la reducción de dióxido de carbono a carbohidratos no utiliza agua como donante de electrones, sino sulfuro de hidrógeno (H2S), por lo que se denominan bacterias de azufre (S). Dependiendo de su contenido de carotenoides, las bacterias S se identifican como bacterias verdes y moradas. Las bacterias púrpuras aparecen de color púrpura o marrón rojizo, las bacterias verdes aparecen como verde amarillo, naranja verde o marrón. El color del principal pigmento fotosintético, la bacterioclorofila, no se tiene en cuenta ya que el ojo humano no puede detectar su espectro de absorción en la región infrarroja. Tanto las bacterias púrpuras como las verdes son componentes biológicos importantes del ciclo del azufre atmosférico. Es obligatorio conocer las reacciones del ciclo del azufre, para comprender el papel de estas bacterias. El azufre está presente en la naturaleza en los aminoácidos cisteína y metionina, estados libres y combinados, orgánicos e inorgánicos, sus transformaciones entre estados oxidados y reducidos son logrados por bacterias S. Oxidan el H2S a sulfato, que es la forma más adecuada de azufre esencial utilizado por las plantas. La oxidación anaeróbica del azufre con reducción de nitratos también se encuentra en algunas bacterias S. El sulfato es reducido y asimilado por plantas y microbios en el suelo. El sulfato asimilado se incorpora a las proteínas en condiciones aeróbicas. La reducción del sulfato disimilatorio ocurre con la producción de H2S. El hidrógeno se utiliza en la reducción de sulfato a H2S a través del sulfito, lo que significa que el sulfato se utiliza como aceptor terminal de electrones. Las bacterias S púrpuras y verdes coexisten en ambientes acuáticos anaeróbicos ricos en sulfuros iluminados

Bacterias verdes S: Las bacterias verdes no son cianobacterias o algas verdiazules, ya que se puede suponer que son un grupo diferente de bacterias fototróficas de la familia Chlorobiaceae. Los pigmentos fotosintéticos son las bacterioclorofilas c, doe carotenoides clorobacteno, hidroclorobacteno, isorenieratene y β-isorenieratene. Utilizan H2S, otros compuestos de azufre inorgánico reducido y H2 como donantes de electrones. Una cosa interesante es que no pueden usar sulfato como fuente de azufre, requieren sulfuro para satisfacer las necesidades biosintéticas cuando crecen con H2 como donante de electrones y también vitamina B12. El azufre elemental producido a partir de la oxidación del H2S se deposita extracelularmente como glóbulos de azufre antes de su oxidación a sulfato. No pueden crecer fotoheterotróficamente utilizando compuestos orgánicos como su principio o única fuente de carbono en ausencia de reductor inorgánico. Pueden fotoasimilar compuestos orgánicos como acetato o piruvato, pero solo si están presentes H2S y CO2 a la vez. Son bacterias únicas y únicas (excepto algunas arqueobacterias) que usan el ciclo reductor del ácido tricarboxílico (TCA) para la fijación de CO2; otras bacterias usan el ciclo de Calvin-Benson. Los géneros importantes de bacterias S verdes son: Chlorobium, Chloropseudomonas (Prosthecochloris), Pelodictyon, Clathrochloris (Acalochloris) y Chlorobacterium (Chloroherpeton). Las bacterias verdes pero sin azufre (no S) de la familia Chloroflexaceae también están presentes en los hábitats anaeróbicos. Son diferentes de las bacterias S verdes en estructura, nutrición, metabolismo y ecología, pero al igual que las bacterias S verdes contienen bacterioclorofila c o d y como pigmentos mayores y menores, respectivamente. Son fotoheterótrofos, fotoautótrofos facultativos o quimioheterótrofos que habitualmente habitan en fuentes termales que contienen poca materia orgánica. Derivan nutrientes orgánicos de las cianobacterias y se encuentran siempre en asociación con las cianobacterias. Los géneros principales incluyen Chloroflexus, Oscillochloris, Chloronema y Heliothrix. Heliothrix se encuentra solo en las aguas termales del Parque Nacional Yellowstone y Western Oregon.

Bacterias púrpura S: Las bacterias Purple S son de la familia Chromatiaceae, estrictamente anaeróbicas, fotoautótrofas obligadas habitan en aguas ricas en sulfuros. El sulfuro es generado por bacterias reductoras de sulfato como Desulfovibrio, Desulfococcous, Desulfomonas, Desulfosarcina, Desulfolobus, Desulfobacter y Desulfococcus spp. Los pigmentos fotosintéticos son bacterioclorofila a o b, carotenoides de los grupos 1, 3 y 4. H2S, azufre, tiosulfato, hidrógeno molecular y compuestos orgánicos actúan como donantes de electrones. Todas las bacterias S púrpuras fijan nitrógeno fotosintéticamente. Pueden crecer en piruvato heterotróficamente en la oscuridad. El H2S se oxida a través del azufre elemental a sulfato mediante el ciclo de Calvin-Benson. Siempre conduce a una acumulación transitoria de azufre elemental en forma de glóbulos de azufre, vacuolas de gas dentro del citoplasma. También sintetizan gránulos de poli-β-hidroxibutirato (PHB). Estas bacterias también tienen intrusiones o pliegues especiales en la membrana celular. Esto da como resultado un área de membrana ampliada para acomodar más centros de actividad respiratoria y fotosintética. Los géneros principales son: Thiospirillum, Chromatium, Ectothiorhodospira, Thiocystis, Thiocapsa, Lamprocystis, Thiodictyon, Thiopedia y Amoebobacter spp. Las bacterias no S de color púrpura también están presentes y son sensibles al H2S. Representan los principales géneros Rhodospirillum, Rhodopseudomonas, Rhodomicrobium, Rhodopila, Rhodocyclus y Rhodobacter de la familia Rhodospirillaceae. Oxidan el sulfuro anaeróbicamente a concentraciones muy bajas en presencia de luz. Ocurren típicamente en hábitats de agua dulce donde el sulfuro está ausente o presente en concentraciones extremadamente bajas y la materia orgánica es abundante. Pueden fotoasimilar una amplia gama de compuestos orgánicos como ácidos grasos, alcoholes primarios / secundarios, ácidos orgánicos, carbohidratos, proteínas y compuestos aromáticos. Algunas especies también llevan a cabo procesos simultáneos de desnitrificación y fijación de nitrógeno para producir una forma reducida y combinada de nitrógeno para apoyar el crecimiento celular.

Importancia ecológica de la oxidación y reducción del azufre:
El azufre es abundante en la naturaleza pero sus productos de oxidación como el sulfato es la forma utilizable para las plantas. Los aniones sulfato solubilizan las sales inorgánicas que contienen nutrientes como el fósforo para uso vegetal. El sulfato también previene la alcalinidad excesiva debido a la formación de amoníaco por microorganismos. La oxidación anaeróbica del azufre junto con la reducción de nitratos es a veces un proceso perjudicial que da como resultado la pérdida de la fertilidad del suelo. El H2S producido por la reducción de azufre es altamente tóxico para la flora y fauna acuáticas, a menudo asociado con la mortalidad de los peces. En suelos anaeróbicos anegados como los arrozales, el H2S puede dañar la vegetación. El H2S producido por reducción es una fuente importante de poder reductor para apoyar el crecimiento de quimioautótrofos aeróbicos H2S o fotoauto y fotoheterótrofos anaeróbicos. Las bacterias reductoras de azufre y las bacterias fototróficas son predominantes en los hábitats de Sulfureta, como los lagos estancados ricos en sulfato. Estas bacterias promueven la formación de azufre elemental a partir de sulfatos. Los depósitos geológicos de azufre se forman a partir de las actividades de estas bacterias. Las bacterias S también contribuyen a la corrosión de las tuberías metálicas.


¿Por qué las bacterias producen H₂O₂? - biología

Tendemos a pensar que el oxígeno es esencial para la vida porque es esencial para la vida animal. Nos parece extraño que sea irrelevante, o incluso venenoso para algunas especies. La verdad es que el oxígeno puede ser bastante destructivo porque reacciona muy fácilmente con muchas cosas. Los animales obtenemos nuestra energía descomponiendo los alimentos. Usamos la energía para producir ATP (la forma de energía que usan todas nuestras células) y nos deshacemos de la materia en forma de CO2 (que exhalamos), agua (que orinamos, sudamos, etc.) y otros desechos. Pero hay más de una forma de producir ATP. Las primeras bacterias evolucionaron en una atmósfera con un nivel de oxígeno muy bajo (0,01% en comparación con aproximadamente el 20% actual). Probablemente descompusieron moléculas complejas para obtener energía y se mantuvieron alejados del oxígeno tóxico. Sus vías químicas eran diferentes a las nuestras.

Hace unos dos mil millones de años, evolucionaron las bacterias que hicieron la fotosíntesis. Tomaron CO2 y agua como materia prima, y ​​utilizaron la energía de la luz para producir azúcares, que luego podrían descomponer en energía para producir ATP. El oxígeno que producían era solo un producto de desecho, pero se acumulaba a medida que las bacterias se multiplicaban, lo que finalmente condujo a la atmósfera rica en oxígeno que tenemos hoy. Con oxígeno, se pueden fabricar muchos más tipos de moléculas. Los recién llegados que necesitaban oxígeno evolucionaron.

La mayoría de los seres vivos en los que pensamos realizan fotosíntesis (plantas, algas, cianobacterias, algunas otras cosas) o respiración celular (animales, hongos, plantas, protozoos, algunas otras cosas). Pero existen otras vías de energía por ahí. En el fondo del océano, los respiraderos geotérmicos están rodeados de comunidades basadas en la descomposición de compuestos de azufre. Las bacterias viven en todo tipo de lugares y hacen muchas cosas que todavía estamos descubriendo. Usamos el oxígeno como un lugar para descargar los electrones que nos sobraron al final de la cadena de transporte de electrones que produce ATP. Sin embargo, hay más de una forma de deshacerse de los electrones. Algunas bacterias usan nitrato (NO3). Otros usan sulfato (SO4). Algunos incluso usan bicarbonato (HCO3). Así que el oxígeno no tiene nada de mágico, a otros organismos les va bien sin él. El oxígeno incluso interfiere con algunas de estas vías, matando a las bacterias que las utilizan.

Si está interesado en las bacterias, piense en estudiar microbiología.Sabemos tan poco sobre ellos que quedan muchas especies asombrosas por encontrar. Imagínese ser la primera persona en estudiar a todos los animales en todo un continente. La microbiología sigue siendo así.

Para la mayoría de los organismos, utilizan oxígeno durante la respiración celular como aceptor de electrones. Básicamente, el oxígeno acepta electrones y se convierte en agua (H20) o dióxido de carbono (CO2). Las bacterias anaeróbicas obligadas sobreviven en ausencia de oxígeno porque utilizan otras moléculas como sus aceptores primarios de electrones. Los aceptores de electrones comunes utilizados por las bacterias anaeróbicas incluyen sulfato, nitrato, hierro, manganeso y mercurio. Para obtener más información sobre los microbios anaeróbicos obligados, consulte este sitio web de Wikipedia:

O vea "respiración anaeróbica" en este artículo sobre la respiración celular:

Bueno, el oxígeno para ellos es venenoso, de hecho.

Las formas de vida de cualquier tipo funcionan mediante reacciones químicas que producen energía. El oxígeno es un gas reactivo y puede combinarse con muchas cosas para liberar energía, razón por la cual tantos seres vivos lo usan, pero hay muchas otras sustancias químicas que también funcionan: hay bacterias que fotosintetizan usando sulfuro de hidrógeno en lugar de agua y producen azufre elemental en lugar de oxígeno como subproducto, por ejemplo, y otras bacterias que toman los átomos de oxígeno de los sulfatos para reaccionar con el carbono, y otras bacterias (y algunos hongos) que fermentan los azúcares para producir dióxido de carbono y alcohol y / o ácido acético (vinagre). Siempre que haya una forma de obtener energía sin oxígeno, hay bacterias que pueden vivir sin dicho oxígeno.