Mikrobiologia przemysłowa 

Wykład 1 

 
Świat organizmów żywych dzielimy na : 
 - eubacteria 
 - archaebacteria 
 - protista 
 - plantae 
 - animalia 
 - fungi 
Do organizmów eukariotycznych zaliczamy: rośliny, zwierzęta, pierwotniaki, glony, grzyby. 
Do organizmów prokariotycznych zaliczamy: archeony, bakterie. 
Mikrobiologia – nauka zajmująca się zagadnieniami związanymi z mikroorganizmami. 
Wyróżniamy następujące rodzaje mikrobiologii: 
 - mikrobiologia ogólna – zajmuje się charakterystyką ogólnych pojęć z dziedziny 
mikrobiologii, budową i kształtem mikroorganizmów, czynnościami życiowymi, środowiskiem 
życia drobnoustrojów, wpływem drobnoustrojów na środowisko i inne organizmy. 
 - mikrobiologia lekarska – zajmuje się mikroorganizmami chorobotwórczymi dla człowieka; 
diagnostyką, profilaktyką, walką z drobnoustrojami chorobotwórczymi, zjawiskami 
zachodzącymi w ustroju po infekcji. 
 - mikrobiologia weterynaryjna – zajmuje się mikroorganizmami chorobotwórczymi dla 
zwierząt; diagnostyką, profilaktyką, walką z drobnoustrojami chorobotwórczymi, zjawiskami 
zachodzącymi w ustroju po infekcji, kontrolą sanitarną produktów pochodzenia zwierzęcego. 
 - mikrobiologia rolnicza – zajmuje się mikroorganizmami chorobotwórczymi dla roślin, 
drobnoustrojami mającymi znaczenie w procesach krążenia pierwiastków w przyrodzie, bada 
procesy mikrobiologiczne zachodzące w glebie. 
 - mikrobiologia sanitarna – bada zagadnienia czystości wody, powietrza, pomieszczeń 
produkcyjnych, urządzeń i opakowań, zajmuje się problemami oczyszczania ścieków metodą 
biologiczną, zajmuje się higieną osobistą pracowników przemysłu spożywczego oraz 
sposobami zapobiegania zatruciom pokarmowym. 
 - mikrobiologia przemysłowa – zajmuje się zastosowaniem wiedzy mikrobiologicznej i 
inżynieryjnej w procesach przemysłowych z zastosowaniem mikroorganizmów lub komórek 
roślin i zwierząt do produkcji użytecznych dóbr konsumpcyjnych lub półproduktów 
procesowych. 
Zastosowanie mikrobiologii przemysłowej obejmuje: przemysł spożywczy, przemysłowa 
diagnostyka mikrobiologiczna, przemysł farmaceutyczny, produkcja preparatów 
enzymatycznych, przemysł chemiczny, ochrona środowiska. 
Mikrobiologia przemysłowa w przemyśle spożywczym: 
Produkcja żywności w oparciu o prowadzone przez mikroorganizmy procesy fermentacji 
beztlenowej i tlenowej: 

a.  Produkcja wina, piwa i spirytusu spożywczego 
b.  Produkcja octu i kwasu cytrynowego i mlekowego do celów spożywczych 
c.  Produkcja serów i fermentowanych napojów mlecznych np. jogurty, kefiry 
d.  Produkcja chleba i ciast w oparciu o drożdże piekarnicze 
e.  Produkcja kiszonek  
f.  Produkcja kakao 
g.  Produkcja herbaty 

 
Mikrobiologia przemysłowa w przemyśle farmaceutycznym. 
Wyselekcjonowane szczepy mikroorganizmów stosowane są do produkcji: antybiotyków, 
leków steroidowych, witamin. 
Wyselekcjonowane kultury bakterii i drożdży stosowane są do produkcji probiotyków – 
preparatów farmaceutycznych przywracających naturalną mikroflorę układu pokarmowego. 
Prebiotyk – substancja obecna lub wprowadzana do pożywienia w celu stymulacji rozwoju 
prawidłowej flory jelit, poprawiająca w ten sposób zdrowie. Prebiotykiem może być 
naturalny składnik diety np. skrobia, błonnik pokarmowy lub dodatki do żywności 
(suplementy diety) o charakterze prozdrowotnym.  
W odróżnieniu od probiotyku nie zawiera żadnych mikroorganizmów, a jedynie substancje 
stymulujące. Prebiotyki to nietrawione – oporne na działanie enzymów trawiennych w 
przewodzie pokarmowym – składniki żywności, które korzystnie oddziałują na gospodarza 
przez selektywną stymulację wzrostu i/lub aktywności jednego rodzaju lub ograniczonej 
liczby bakterii w okrężnicy i w ten sposób poprawiają zdrowie gospodarza. Tymi 
substancjami mogą być białka, tłuszcze, oligo- lub polisacharydy, które nie ulegają trawieniu i 
w formie niezmienionej docierają do światła jelita, by tam rozwijać swoje działanie. 
Hodowle komórkowe i tkankowe są wykorzystywane przy produkcji: szczepionek, przeciwciał 
monoklonalnych stosowanych w diagnostyce medycznej i badaniach naukowych.  
Rekombinantowe szczepy mikroorganizmów stosowane są przy produkcji: szczepionek, 
insuliny, hormonu wzrostu. 
Mikrobiologia przemysłowa w przemyśle chemicznym. 

a.  Produkcja aminokwasów: L-lizyny, L-cysteiny, kwasu L-glutaminowego i kwasu L-

asparaginowego. 

b.  Produkcja rozpuszczalników: butanolu, acetonu 
c.  Produkcja dekstranu 
d.  Produkcja kwasu glukonowego 
e.  Produkcja kwasu itakonowego 

Diagnostyka mikrobiologiczna w ujęciu mikrobiologii przemysłowej. 
Produkcja odczynników, leków diagnostycznych i aparatury diagnostyki mikrobiologicznej w 
przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i weterynarii. Opracowanie zasad kontroli 
czystości mikrobiologicznej dla poszczególnych procesów technologicznych, np. w przemyśle 
spożywczym, zapewniających ochronę produktów przed psuciem lub zakażeniem 
mikroorganizmami szkodliwymi lub patogennymi. 
Mikrobiologia przemysłowa w ochronie środowiska. 
Pozyskiwanie cennych pierwiastków z użyciem technologii „przyjaznych” dla środowiska 
naturalnego: mikrobiologiczne ługowanie metali np.. uranu z zastosowaniem bakterii 
Thiobacillus ferroxidans i Thiobacillus thiooxidans; mikrobiologiczne zatężanie metali z wód 
kopalnianych lub wody morskiej, np. złota, miedzi, srebra, plutonu, uranu z zastosowaniem 
biosorbentów z żywymi kulturami mikrobiologicznymi.  
Oczyszczanie ścieków i bioremediacja gleby: bioremediacja gleb skażonych produktami 
ropopochodnymi z zastosowaniem wybranych szczepów bakterii glebowych, np. z rodzaju 
Acinetobacter lub Pseudomonas; stosowanie „stopnia biologicznego” w oczyszczalniach 
ścieków powiązanego z produkcją biogazu oraz produkcja bioetanolu. 
Produkcja preparatów enzymatycznych: 
Izolacja enzymu z hodowli jego naturalnego producenta. Produkcja enzymu z 
wykorzystaniem mikroorganizmu rekombinowanego: 

a.  Alfa-amylaza, beta-amylaza, glukoamylaza, izomeraza glukozowa, przetwórstwo 

skrobi 

b.  Laktaza, peroksydaza – przemysł tekstylny 
c.  Proteazy, celulazy, lipazy – składnik proszków do prania 
d.  Proteazy, lipazy -  przemysł skórzany 
e.  Pektynaza –produkcja soków owocowych 
f.  Beta-galaktozydaza – przemysł mleczarski 
g.   Transglutaminaza- przemysł mięsny 

Charakterystyka morfologiczna i fizjologiczna głównych grup mikroorganizmów o 
znaczeniu przemysłowym: 

1.  Bakterie właściwe 
2.  Promieniowce 
3.  Drożdże 
4.  Grzyby strzępkowe 

PROMIENIOWCE – Actinomycetales 
 - bakterie polimorficzne 
 - gram + 
 - wydłużone nitkowate 
 - tworzą pseudogrzybnię 
 - środowisko bytowania – gleba 
 - większość to saprofity 
Polimorfizm – zdolność do występowania w różnych postaciach 
Saprofityzm – bytowanie na martwej materii. 
 - gatunki chorobotwórcze – bakterie oportunistyczne 
 - choroby wywołane przez promieniowce – aktynomicetozy 
Patogeny ludzkie i zwierzęce: 

a.  Actinomyces pyogeus – ropne schorzenia ludzi i zwierząt domowych 
b.  Actinomyces bovis -  „żuchwa guzowata” 
c.  Dermathophilus congolensis – wysiękowe zapalenie skóry 
d.  Mycobacteirum tuberculosis – gruźlica 
e.  Mycobacterium farcinogenes – nosacizna bydlęca 
f.  Nocardia asteroides – zakażenia płucne, poroniena 
g.  Streptomyces scabies – parch ziemniaczany. 

KLASYFIKACJA PROMIENIOWCÓW –wg. Klucza Bergey’a: 

1.  Nocardioformis – 11 rodzajów 
2.  Multioculars – 3 rodzaje 
3.  Actinoplanetes – 5 rodzajów 
4.  Streptomycetes – 4 rodzaje 
5.  Maduromycetes – 7 rodzajów 
6.  Thermonospora – 4 rodzaje 
7.  Thermoactinomycetes – 1 rodzaj 
8.  Inne – 4 rodzaje 

Morfologia i fizjologia 
 - większość – tlenowce 
 - temp. 15-37 stopni C ; op. 25-30 stopni C 
 - pH 5-9 
 - gram+, kwasooporne 

 - DNA zawartość GC – 63-73% 
 - 4 typy ściany komórkowej 
Bakterie właściwe nie mają kwasu diaminopimelionowego. 
Charakterystyka ściany komórkowej u promieniowców. 
 
 
promieniowce wymagają 14 dniowej inkubacji. 
3 typy pseudogrzybni: powietrzna, substratowa, wgłębna. 
Promieniowce należą do chemoorganotrofów – wykorzystują różne źródła węgla. 
Rozmnażanie promieniowców. 
Spory u Thermoactinomycetes wytrzymują ogrzewanie przez 11 minut w 100 stopniach C. Są 
również odporne na wysychanie. Zamieszkują one wewnątrz stogów siana. 
Rodzaj : Actinomyces 
 - media kompleksowe – fermentacja węglowodanów do kwasu bursztynowego, mlekowego, 
octowego 
 - produkcja polimerów np. dekstran, glikogen 
 - beztlenowce 
Rodzaj: Streptomyces 
 - ściana komórkowa: izomer L,L-DAP, mostki glicynowe 
 - pigmenty 
 - bezwzględne tlenowce 
 - zamieszkują środowisko wilgotne. 
Promieniowce są często producentami antybiotyków. 
Czynniki kontroli biologicznej: 
 - dodatek rozłożonych przez promieniowce resztek celulozowych może zapobiegać gniciu 
jarzyn 
 - promieniowce pochodzące z ryzosfery (strefa korzeniowa) sosnowej produkują witaminy z 
grupy B 
 - dodatek czystych kultur promieniowców do gleby 
 - actinoplanes, Micromonospora, Spirillospora: pasożyty grzybów 
 - mycobacterium sp. stymuluje wzrost grzybów. 
Biodegradacja ksenobiotyków 
 - aktynobakterie koryno- i nokardiopodobne wytwarzają lipidy trehalozowe – właściwości 
surfaktantów, użyteczne przy usuwaniu skutków skażeń ropnych. 
 - Arthobacter parafineus, Rhodococcus erytropolis – emulgatory (pozyskiwanie ropy z 
pokładów piaskowcowych. 
 - rozkład substancji ligninocelulozowych. 
Producenci: antybiotyki stosowane w medycynie i weterynarii (amino glikozydy, 
antracykliny, chloramfenikole, beta-laktazy, makrolity, tetracykliny), np. streptomycyna. 
Substancje wykorzystywane w fitopatologii (blastycydyna =>nukleozydy, łatwo się rozkłada, 
niebezpieczna dla oczu, walka z chorobami ryżu, polioksyny, ezomycyna => walka z 
chorobami grochu i fasoli, celocydyna, aktydion =>walka z grzybicami, rdzą roślinną, ochrona 
owoców zbieralnych. 
Producenci: substancje przeciw pierwotniakom, kokcydiostatyki polieterowe, bioinsektycydy 
– salinomylyna, maduromycyna, inhibitory trehalozy (trehazolina ) izolowane z 
Micromonospora; oraz enzymy (mleczarstwo, garbarstwo, biologia) 
Produkują również czynniki o właściwościach immunostacyjnych. 

Bestatyna – Streptomyces olicerticuli (aktywacja makrofagów, stymulacja produkcji 
interleukiny Il1 i Il2, zwiększenie aktywności komórek nk (natural killers) i limfocytów T

c

 – 

wszystko to sprowadza się do działanie przeciwrakowego. 
(D) diestry trehalozy + kwasy nikolowe – adiuwanty 
 (D) diestry trehalozy + monofosfolipid A – działanie synergistyczne 
Tymidylan trehalozy – odpowiedź komórkowa i humoralna u myszy, jest to czynnik 
przeciwrakowy wstrzykiwany doguzowo Gordonia sp. 
Wszystkie te substancje są w fazie badań klinicznych. 
 
 

Wykład 2 

 

GRZYBY (drożdże i grzyby pleśniowe) 
Drożdże – grzyby mikroskopowe (nie zawierają chlorofilu), są cheteroorganotrofami. Nie 
stanowią też homogennej grupy taksonomicznej. 
Drożdże można znaleźć u: 
 - Ascomycetes (workowce) 
 - Basidiomycetes 
 - Deuteromycetes 
W klasyfikacji drożdży uwzględnia się: 
 - morfologię komórki 
 - zdolność do rozmnażania generatywnego 
 - cechy hodowlane 
 - tworzenie pigmentu 
 - tworzenie spor 
 - tworzenie pseudogrzybni lub grzybni właściwej 
 - zdolność do wytwarzania ureazy (enzym odpowiedzialny za rozkład mocznika)  
H

2

N-CO-NH

2

 + H

2

O => 2 NH

3

 + CO

2 

 - zdolność do asymilacji i fermentacji różnych źródeł węgla 
 - zdolność do asymilacji azotanów (reduktaza azotanowa) 
 - budowa ściany komórkowej (glukany, mangany, chityna) 
 - procent molowy G+C w DNA 
Ascomycetes 

a.  7 rodzin, najliczniejsza – Saccharomycetaceae 
b.  Rozmnażanie generatywne (askospory), wegetatywne (pączkowanie wieloboczne, 

podział komórkowy) 

c.  Formują grzybnię 
d.  Nie wytwarzają ureazy, za wyjątkiem Schizosaccharomyces 
e.  Należą do gatunków, które fermentują lub nie sacharydy 
f.  3 warstwowa ściana komórkowa (glukan, mannan) 
g.  Nie tworzą pigmentów 
h.  Biomasa barwi się na czerwono pod wpływem błękitu diazoniowego 
i.  % G+C = od 30 do 50% 

Basidiomycetes 

a.  3 rodziny 
b.  Tworzą basidiospory w procesie rozmnażania generatywnego 
c.  Rozmnażanie wegetatywne przez pączkowanie biegunowe 

d.  Formują grzybnię dikariotyczną podzieloną septami 
e.  Wytwarzają ureazę 
f.  Nie fermentują sacharydów 
g.  Ściana komórkowa (chityna, mannan) – budowa lamellarna 
h.  Rzadko tworzą pigmenty 
i.  Biomasa barwi się na czerwono pod wpływem błękitu diazoniowego 
j.  % G+C = od 40 do 70% 

Deuteromycetes 

a.  4 rodziny ( 13 rodzajów drożdży) 
b.  Nie obserwuje się cyklu rozmnażania płciowego – co jest główną cechą decydującą o 

przynależności do tej klasy 

c.  Wykazują cechy charakterystyczne zarówno dla 1, jak i 2. 

Morfologia komórki drożdżowej: 
 - kuliste, elipsoidalne, cytrynkowate, butelkowate, cylindryczne, nitkowate. 
O morfologii decydują: gatunek, stan fizjologiczny, warunki zewnętrzne i funkcja komórki 
w populacji. 

1.  Błona komórkowa 

 - grubość ok. 7 nm 
 - skład lipidów: fosfatydylocholina, fosfatydyloetanoloamina, fosfatydyloinozytol, 
fosfatydyloseryna, fosfatydyloglicerol + sterole (ergosterol, zymosterol) 
 - białka: zakotwiczenia cytoszkieletu, enzymy biosyntezy ściany komórkowej, białka 
sygnałowe, białka transportowe 
Przestrzeń periplazmatyczna : 35 – 45 A (angsztremów), mannoproteiny – rozkładają większe 
cząsteczki na mniejsze, np. inwertaza 

2.  Ściana komórkowa 

Długość ok. 100-200 nm. Jest bardzo gruba. Składa się głównie z polisacharydów (glukany, 
mangany, chityna) 

3.  Wnętrze 

Cytoplazma – ściśle przylega do błony komórkowej 

4.  Substancje zapasowe 

 - wolutyna – o charakterze białkowym 
 - glikogen 
 - tłuszcz 
Rozmnażanie wegetatywne: 

1.  Pączkowanie 
2.  Podział (rozszczepienie) [Endomycetaceae i Schizosaccharomycetaceae] 
3.  Tworzenie artospor 
4.  Tworzenie blastospor i balistospor (Basidiomycetes) 

Chalmydospory – twory aseksualne służące tylko do przetrwania (Candida albicans) – nie 
służą do rozmnażania 
Drożdże roszczepkowe  - drożdże rozmnażające się przez rozszczepienie 
Tworzenie artospor – grzybnia rozpada się na regularne, cylindryczne fragmenty. 
Cechy hodowlane 
 - w podłożu płynnym drożdże rosną najczęściej jako zmętnienie, tworzą błonkę lub 
kożuszek, pierścień na powierzchni pożywki hodowlanej. 
Flokuliny (np. lektyny mannozo specyficzne) – substancje dzięki którym one agregują (te 
drożdże) 

 - w przypadku pożywek zestalonych – ogromna różnorodność kolonii (gładkie, 
pomarszczone, mazistość  - związana z zawartością lipidów i zapotrzebowaniem na Trp i Ala) 
Mazistością charakteryzuje się np.: Cansenia spora 
Cykl komórkowy 
w jednej populacji mogą występować haploidy i diploidy. Drożdże występują jako 2 typy 
koniugacyjne: a i alfa. Haploidalny a i alfa mogą się rozmnażać w sposób wegetatywny. Może 
dojść do wytworzenia zygoty, która jest diploidalna (tylko kombinacja a-alfa). Wytwarzają 
ferromony. Zygota może też rozmnażać się wegetatywnie. Może zostać wzbudzona mejoza, 
dochodzi do sporo genezy. Spory kiełkują i tworzy się haploidalny a lub alfa. 
Spory 
- aktywne tworzenie spor zależy od wieku kultury drożdży, temperatury inkubacji, 
kwasowości pożywki, składu i natlenienia pożywki. 
 - w laboratorium – pożywki sporulacyjne (pełen skład, octan sodu zamiast sacharydów,) [ 
octan sodu jest niefermentowalny i występuje po to, by nie zachodziła fermentacja, tylko 
wytwarzanie spor.] 
 - liczba spor – zależna od gatunku (Schizosaccharomyces – 6, Klluyveromyces – 8). Zazwyczaj 
jest to 4. 
 - kształt typowy dla gatunku – ważna cecha diagnostyczna 
 - odporne na działanie warunków środowiska (temperatura i kwasowość) 
 Kiedy spora kiełkuje traci swoją odporność. 
Podstawowe czynniki niezbędne do wzrostu: 

1.  Woda 

Rozwijają się (drożdże) w środowisku o zawartości przynajmniej 30% wody. Sama komórka 
zawiera 85% wody. Mogą pobierać O

2

 wyłącznie rozpuszczony w wodzie. 

Gatunki halofilne – środowisko zasolone 
Gatunki osmofilne i osmotolerancyjne – duża zawartość sacharydów, co za tym idzie 
podniesione ciśnienie osmotyczne, akumulują wtedy w komórce polihydroksyalkohole, 
np.glicerol. 

2.  Źródło węgla 

 - organiczne – monosacharydy, disacharydy (sacharoza), trisacharydy (rafinoza – do jej 
rozkładu jest potrzebny specjalny enzym, który umożliwia całkowity jej rozkład – melibioza), 
inne sacharydy – L-sorboza, D-ksyloza, L-arabinoza, celobioza, pektyna, skrobia 
rozpuszczalna 
 - alkohole – etanol, metanol, etanodiol, glicerol 
 - poliole – rybitol, arabitol, glucitol, galaktocitol – są to alkohole odcukrowe 
 - kwasy organiczne 
 - niekonwencjonalne źródła węgla 
Trichosporon – degradacja hydroksyetylocelulozy 
Debaromyces – degradacja kwasów D-glukuronowego, D-galaktoronowego i n-alkanów 
Aureobasidium – degradacja celulozy, skrobi, pektyn, ksylanu, lignin 
Candida – degradacja D-ksylozy, L,D-arabinozy, L-sorbozy, celulozy, trehalozy. 

3.  Źródła azotu 

Pepton, ekstrakt drożdży, brzeczka – pożywka dla drożdży stosowana w browarnictwie, sole 
nieorganiczne – fosforany amonu, azotany, azotyny, aminokwasy. 

4.  Źródła fosforu 

KH

2

PO

4

 (właściwości buforujące), K

2

HPO

4

 (niższe pH hodowli) 

5.  Źródła Ca i Mg 

Woda wodociągowa lub destylowana suplementowana solami 

6.  Witaminy 

Mezo-inozytol, kwas pantotenowy, biotyna, niacyna, tiamina, pirodoksyna. 

7.  Temperatury optymalne 

25-28 stopni C, psychrofile –Candida psychrofila, termofile – Saccharomyces telluris. 
Najniższa zanotowana temperatura, w której żyły drożdże to 2 stopnie C, najwyższa – 46. 
Drożdże mezofile są bardzo odporne na niską (bo w osłonach komórkowych zawierają 
zwiększoną ilość nienasyconych kwasów tłuszczowych) i wysoką (wytwarzają białka szoku 
cieplnego, które pomagają im przetrwać) temperaturę. 
 
EUMYCOTA – GRZYBY WŁAŚCIWE 
 - potocznie – pleśnie 
 - organizmy wielokomórkowe 
 - cudzożywne: saprofity, komensale, symbionty, pasożyty. 
Mają ogromne zdolności degradacyjne związków, silne alergeny, wytwarzają mik toksyny 
(np. alfatoksyny) 
Korzyści – produkcja penicyliny, serów, kwasu cytrynowego 
Grzyby strzępkowe 
 - charakter oligomorficzny i kosmopolityczny 
 - organizmy tlenowe 
 - chemoorganotrofy 
 - azot organiczny i nieorganiczny 
 - termofile, mezofile, psychrofile (wrażliwe na niską temp., odporne na wysoką) 
 - wilgotność graniczna 11-14 %, dla bakterii 20% 
 - niskie pH – pH 3-5 
Ściana komórkowa jest sztywna, gruba i składa się z chityny. Plecha jest utworzona ze 
strzępek, zespół strzępek tworzy grzybnię. 
Brak sept w strzępce – komórczak 
Zarodniki 
Niska zawartość wody, gruba ściana komórkowa.  
Zarodnik nabiera wody, która uruchamia metabolizm komórki, zwiększa swoją objętość 
(procesy hydrolityczne), zaczyna się o. komórkowe, rozluźnia się ściana komórkowa, tworzy 
się strzępka rostowa, która dalej rozwija się. Każda strzępka rośnie do góry (wzrost apikalny). 
Na górze ściana komórkowa jest cieńsza niż gdzie indziej. Enzymy, materiały budulcowe, 
enzymy od syntezy protoplastu są transportowane pęcherzykami z dalszych części komórki 
właśnie na górę. Czasami tworzą się strzępki boczne, które są cieńsze i podporządkowane 
strzępce głównej.  
Morfologia 
Ściana komórkowa:  
 - wielocukry aminowe – chityny, chitozan 
 - wielocukry nieaminowe – celuloza, glukoza 
Białka, lipidy. 
Są 4 charakterystyczne warstwy ściany komórkowej: 

a.  Bezpostaciowy glukan (najgrubsza, najbardziej na zewnątrz) – 80 nm 
b.  Siateczka glikoproteinowa zawieszona w glukanie z białkami – 50 nm 
c.  Warstwa białkowa – 10 nm, 
d.  Chityna + białko – 20 nm 

Rozmnażanie 
Tak samo jak w przypadku drożdży 
Rozmnażanie bezpłciowe – zarodniki – spory kiełkują – tworzą grzybnię, gdzie tworzą się 
zarodniki 
Rozmnażanie płciowe – w zależności od gatunku wytwarzane są gamety, które mogą być 
haploidalne lub diploidalne. 
Struktury służące do rozmnażania wegetatywnego – alamorficzne 
Struktury służące do rozmnażania płciowego – telomorficzne 
Klasyfikacja 
Mastigomycetes 
Zygomycetes 
Ascomycetes 
Deuteromycetes – pleśnie, nie rozmnażają się płciowo 
Basidiomycetes 
Zygomycetes – sprzężniaki 
Grzybnia komórczakowa, rozmnażają się wegetatywnie za pomocą zarodników, które tworzą 
się w sporangiach, które tworzą się na strzępkach sporangionośnych 
Mucor – grzybnia jasna i luźna, wysoka, z czasem zmienia kolor na brunatny. Zdolność do 
tworzenia chlamidospor. Mogą rosnąć w różnej postaci fizjologicznej. Mogą również rosnąć 
w postaci zmętnienia. 
Drożdże mucorowe – to nie drożdże, to pleśnie 
Występują jako zanieczyszczenie w mleczarniach. Mają silne właściwości lipolityczne. 
Powodują psucie się mięsa w chłodniach. Wytwarzają mikotoksyny szkodliwe dla człowieka. 
Rhizopus – silne właściwości lipolityczne. Powodują psucie się owoców. 
 

Wykład 3 

 

Ascomycetes – workowce 
Mają grzybnię podzieloną septami, rozmnażają się płciowo – tworzą worki, w których tworzą 
się zarodniki.  
Przykłady: 
 - Chaetomium – wytwarza ciała owoconośne (butelkowaty kształt, pokryte rzęskami, 
ogromna siła celulityczna – zdolność do wytwarzania celulaz – rozkład błonnika) wytwarzają 
je również grzyby podstawkowe. 
 - Byssochlamys fulva – atakowanie pasteryzowanych przetworów. 
- B. nivea – atakowanie pasteryzowanych przetworów, atakuje truskawki 
Deuteromycetes 
Nie rozmnażają się generatywnie, rozmnażają się wegetatywnie. Występuje cykl 
paraseksualny – strzępki 2 różnych plech zbliżają się do siebie, tworzą się poprzeczne mosty 
– anastomozy – dochodzi do plazmogamii, powstaje grzybnia zawierająca jądra obu plech – 
powstaje heterokarion. Czasami zlewają się jądra (kariogamia). Po zlaniu 2 jąder różnych 
powstaje diploida, która ulega samorzutnej haploidyzacji bez mejozy. 
Przykłady: 

1.  Aspergillus 

Jest to kropidlak, występuje w powietrzu, glebie, zawiera różne enzymy 
hydrolityczne, produkuje różne substancje – kwas cytrynowy 
 - produkty o małej zawartości wody – A. glaucus, A. niger 

 - surowce roślinne – zboża, nasiona, orzeszki arachidowe – A. ochraceus, A. oryzae, 
A. flavus, A. parasitius 
 - ściany, materiały budowlane – A. niger, A. flavus, A. oryzae 
Aspergillus produkuje aflatoksyny. 

2.  Penicillum 

Pędzlak, zespół konidalny, występuje w glebie i powietrzu, saprofity – rozkład materii 
organicznej, należy do pleśni magazynowych, atakuje owoce 
 - zielona zgnilizna – P. digitalum 
 - niebieska zgnilizna – P. italicum 
 - mokra zgnilizna – P. expansum 
 - sery – P. camemberti, P. roqueforti 
Odpowiedzialne również za degradację ksenobiotyków 

3.  Fusarium 

Mają podbarwioną grzybnię od spodu, wytwarzają przetrwalniki, chlamidospory, 
znoszą wysoką temperaturę, niską temperaturę i wysoką wilgotność. Przeżywają 
mycie i pasteryzację, saprofity, mogą pasożytować na roślinach  - zboże, buraki 
cukrowe. Fitopatogenność związana z produkcją pektynaz.  
Fuzarioza kłosów, wytwarzanie miko toksyn, które mają właściwości hormonalno-
estrogenne. 
F. solani, F. oxysporum, F. moniliforme 

4.  Botritis 

Szara grzybnia, uczestniczą czynnie w rozkładzie celulozy i pektyn, saprofity, mogą 
być pasożytami roślin 
B. cinerea – pasożyt buraków cukrowych, zakażone hodowle pomidorów, atakowanie 
winorośli, wytwarzają substancje śluzowate 

5.   Alternaria 

Rosną na czarno, z Aspergillus i Penicillum wchodzą w skład pleśni magazynowych. 
Silne alergeny. 

6.  Cladosporium 

Grzybnia brunatna, jasne kulki z zielonymi włoskami, bardzo silne właściwości 
lipolityczne, należą do psychotropów, rozwijają się w warunkach chłodniczych. 
C. herbarum, C. fulvum  - pomidory, powodują plamistość liści 
są silnymi alergenami. 

7.  Geotrichum 

Jasna, luźna grzybnia, atak na masło, mleczarstwo, kiszonki – zdolność do stabilizacji 
kwasu mlekowego, silne właściwości lipolityczne.  
G. candidum  - saprofit, może być patogenem ludzkim, jama ustna, drogi oddechowe 

Identyfikacja mikroorganizmów 
Proces identyfikacji mikroorganizmów polega na określeniu przynależności badanego 
organizmu do odpowiedniej jednostki taksonomicznej, najczęściej gatunku. 
Szczep referencyjny – izolant danego gatunku, opisany jako pierwszy i najlepiej 
scharakteryzowany (wzorzec). 
Gatunek – grupa szczepów, w tym szczep referencyjny, wykazujący co najmniej 70% 
homologii pełnego genomowego DNA. 
Identyfikacja taksonomiczna bakterii 
Gatunek – grupa szczepów różniących się zawartością G+C w genomowym DNA nie więcej 
niż o 3% molowe. 

%G+C = (nG + nC)/(nA + nT + nC + nG) *100% 
W obrębie rodzaju różnice w % molowych G+C nie mogą przekroczyć 10% 
Klucz Bergey’a dotyczy tylko bakterii!! 
Metody klasyczne – Procaryota 
 - morfologia komórki 
 - skład chemiczny ściany komórkowej 
 - obecność inkluzji komórkowych i substancji zapasowych 
 - interakcje z innymi organizmami 
 - środowisko występowania 
 - patogenność 
 - wrażliwość na antybiotyki 
 - charakterystyka temperaturowa, pH 
 - stosunek do tlenu 
 - skład i ilość produktów fermentacji 
 - wymagania pokarmowe 
 - zdolność do tworzenia pigmentów 
Metody biologii molekularnej – Procaryota 
 - analiza ilościowa kwasów nukleinowych (%G+C) 
 - homologia kwasów nukleinowych 
Sekwencja polinukleotydów 16S rRNA 
Metody klasyczne – Eucaryota 
 - sposób rozmnażania generatywnego 
 - patogenność 
 - ekologia 
 - budowa ściany komórkowej 
 - osmotolerancyjność i osmofilność 
 - czynniki pokarmowe 
 - tworzenie ureazy – drożdże 
 - zdolność do wytwarzania pseudogrzybni lub grzybni 
 - tworzenie pigmentów 
 - cechy hodowlane populacji 
 - sposób rozmnażania wegetatywnego 
 - cechy morfologiczne komórki. 
Metody biologii molekularnej – Eucaryota 
Takie same jak u Procaryota 
Sekwencja polinukleotydów 18S rRNA 
Metody biochemiczne – polegają na określeniu zdolności mikroorganizmów do asymilacji, 
fermentacji lub rozkładu określonych związków chemicznych. 
Cechy biochemiczne określa się na podstawie reakcji chemicznych zachodzących w 
odpowiednio skomponowanych pożywkach wzrostowych. Wyniki testów biochemicznych 
odczytuje się makroskopowo: 
 - wzrost lub jego brak 
 - reakcja barwna po wprowadzeniu odczynnika reagującego z wytwarzanym metabolitem 
 - na podstawie reakcji chemicznej 
Metody biofizyczne 

Umożliwiają one identyfikację taksonomiczną mikroorganizmów przez oznaczanie 
produktów ich metabolizmu lub wybranych związków wchodzących w skład struktur 
komórkowych. Wyróżniamy tutaj metody elektroforetyczne i chromatograficzne. 
Metody elektroforetyczne – skład białek jest charakterystyczny dla danej jednostki 
taksonomicznej. Izolacja białek, elektroforeza w żelu poliakrylamidowym – profil białkowy. 
Metody chromatograficzne – skład kwasów tłuszczowych ściany komórkowej jest 
charakterystyczny dla danego gatunku przy zachowaniu kontrolowanych warunków hodowli. 
Metody biologii molekularnej  
Metody oparte na badaniu homologii kwasów nukleinowych 
Metoda hybrydyzacji – sondy genetyczne 
Homologia > 60% - przynależność do gatunku 
Homologia > 20 % - zgodność z danym rodzajem 
Homologia < 5% - organizmy niespokrewnione 
Gene Trak (sonda znakowana peroksydazą) 
Gene Probe (sonda znakowana estrem akrydynowym) 
Metoda PCR 
Metody immunologiczne 
Metody oparte na reakcji pomiędzy przeciwciałem a antygenem. 
Testy aglutynacyjne (identyfikacja bakterii, pleśni), testy immunoenzymatyczne ( 
wykorzystują reakcje enzymatyczne do uwidocznienia reakcji immunologicznej, cząsteczki 
enzymu związane są kowalencyjnie z przeciwciałami lub biotyną [peroksydaza chrzanowa, 
alkaliczna fosfataza]), testy immunofluorescencyjne (wykorzystują przeciwciała znakowane 
barwnikami fluorescencyjnymi, cząsteczki barwnika przyłączone są do cząsteczek 
immunoglobulin kowalencyjnie) 
Elisa – test bezpośredni 
Elisa – test pośredni 
Elisa – test podwójnego wiązania „kanapkowy” 

Mikroorganizmy w biotechnologii 

 
Źródła szczepów przemysłowych: 

a.  Środowisko naturalne 
b.  Środowisko przekształcone przez człowieka 
c.  Kolekcja szczepów 
d.  Inne źródła 

Pozyskiwanie mikroorganizmów o znaczeniu przemysłowym: 
 - izolacja nowych mikroorganizmów o pożądanych cechach 
 - badanie nowych szczepów, nowe sposoby hodowli, bardziej czułe metody analityczne 
Pozyskiwanie szczepów mikroorganizmów o znaczeniu przemysłowym 

1.  Wybór miejsca 
2.  Pobranie próby ze środowiska 
3.  Wstępna obróbka próbki 
4.  Izolacja 
5.  Testy selekcyjne 
6.  Testy fermentacyjne 
7.  Identyfikacja gatunkowa wybranego mikroorganizmu 

 

I. 

Wybór miejsca 

Środowisko – to wybrane przez nas na drodze racjonalnego wyboru źródło 
mikroorganizmów, z którego spodziewamy się wyizolować, z zastosowaniem klasycznych 
technik mikrobiologicznych mikroorganizmów o właściwościach, które stanowią o ich 
atrakcyjności biotechnologicznej 
Przykłady: 

a.  Wydajna enzymatyczna hydroliza laktozy w mleku o temperaturze 10-15 stopni C 

Miejsce pobrania próby – środowisko naturalne obfitujące w gatunki 
mikroorganizmów psychrofilnych i psychrotrofowych 

b.  Przetwórstwo skrobi – wytwarzanie syropów glukozowych 

Środowisko naturalne obfitujące w gatunki mikroorganizmów termofilnych i 
hipertermofilnych 

c.  Nowe antybiotyki 

Środowisko naturalne obfitujące w gatunki promieniowców 

d.  Bioremediacja gleby skażonej produktami ropopochodnymi 

Środowisko obfitujące w gatunki mikroorganizmów zdolnych do biodegradacji 
węglowodorów 

e.  Bioremediacja gleby skażonej pierwiastkami promieniotwórczymi 

Środowisko obfitujące w gatunki mikroorganizmów odpornych na promieniowanie 
jonizujące 
 

II. 

Pobranie próby ze środowiska 

Kolekcja gatunków mikroorganizmów dominujących w populacji drobnoustrojów w danym 
środowisku nie stanowi problemu. Mikroorganizmy potencjalnie przydatne w procesach 
przemysłowych to tylko niewielki odsetek całej populacji 
Sposoby zwiększania liczebności pozyskiwanych mikroorganizmów: 
 - oddziaływanie na środowisko przed pobraniem próby 
 - wprowadzenie do środowiska wabików – pułapek 
 - wstępna obróbka fizyczna lub mechaniczna próbki 
 - hodowla wzbogacająca. 
Przykłady: 

a.  Izolacja bakterii propionowych – hodowle beztlenowe na glukozie, podłoże z 

mleczanem/C 

b.  Izolacja bakterii kwasu octowego – źródło węgla, 4% etanol (Acetobacter, 

Glukonobacter) 

c.  Izolacja promieniowców – novobiocyna, penicylina 
d.  Izolacja grzybów – Streptomycyna 
e.  Izolacja bakterii przetrwalnikujących – podwyższona temperatura 
III. 

Techniki izolacyjne 

Zastosowanie pożywek stałych – metodę tę stosuje się do izolowania producentów 
enzymów. Stosuje się odpowiednią pożywkę selekcyjną zawierającą substrat dla enzymu i 
obserwuje się stan podłoża wokół kolonii. 
Izolacja poprzez przegląd szczepów – wykorzystuje się takie podłoża hodowlane, które 
zapewniają maksymalną ekspresję cech genetycznych. Przygotowuje się wiele pożywek o 
różnych czynnikach limitujących, a dla każdego limitowanego substratu stosuje się różne 
formy składników występujących w dostarczonych ilościach.  
   
 

Wykład 4 

Test selekcyjny – podstawowa metoda identyfikacji mikroorganizmów w przemyśle. 
W konstrukcji tego rodzaju testów poszukuje się cechy biochemicznej, powiązanej bezpośrednio lub 
pośrednio ze zdolnością mikroorganizmów do produkcji wybranego bioproduktu. 
Obecnie dąży się do opracowania testów selekcyjnych umożliwiających prostą i szybką identyfikację 
mikroorganizmów o poszukiwanych właściwościach biochemicznych. 
Test selekcyjny – poszukiwanie mikroorganizmu odpornego na wysokie stężenie substancji toksycznej 
– metoda płytek gradientowych. 
Z kolonii, które przeszły testy selekcyjne z wynikiem pozytywnym za pomocą posiewu redukcyjnego 
zostają wyprodukowane czyste kultury, które poddawane są następnie testom fermentacyjnym. 
Testy fermentacyjne 
Pozwalają  na ocenę  stopnia  przydatności w  przemyśle  poszczególnych  izolantów  mikroorganizmów 
wyselekcjonowanych w testach selekcyjnych. 
Ich  celem  jest  wybór  mikroorganizmu  przeprowadzającego  określony  proces  biotechnologiczny  z 
największą wydajnością pod względem kosztów ekonomicznych związanych z prowadzeniem procesu 
produkcji wybranego bioproduktu na skalę przemysłową. 
 - prowadzone są w niewielkich bioreaktorach o pojemności 5-20l 
 - w testach tych ustala się optymalną metodę hodowli badanego mikroorganizmu 
 - wybór określonego rozwiązania konstrukcyjnego bioreaktora 
 - 

wybór 

sposobu 

hodowli 

(ciągła, 

dolewana, 

okresowa) 

 - warunki fizyko-chemiczne 
 - skład pożywki hodowlanej 
Identyfikacja 
Wybrane na podstawie testów fermentacyjnych mikroorganizmy zostają poddane badaniom mającym 
ustalić ich przynależność gatunkową. 
Doskonalenie szczepów – mutacja 
Mutacja  - nagłe pojawienie się komórki zmienionej w populacji zdolnej do przekazywania zmienionych 
cech potomstwu. 
Mutant – forma o zmienionym genotypie 
Mutageneza – proces, wynikiem którego są mutacje. 
Czynniki mutagenne 



 

Analogi  zasad  –  antymetabolity,  po  wbudowaniu  do  struktury  DNA  funkcjonują  prawie  jak 
normalne zasady, ale mają skłonność do tworzenia pary z błędnie dobranym partnerem. 
(5-bromouracyl, 5-bromodeoksyurydyna, 2-aminopuryna) 
Chemiczne modyfikacje zasad: 



 

Azotany  –  deaminacja  adeniny  (A  zamieniona  w  hipoksantynę  tworzy  parę  z  C,  a  nie  z  T  – 
mutacja punktowa) 



 

Hydroksyloamina – reaguje głównie z C, zmieniona zasada reaguje z A – mutacja punktowa 



 

Związki alkilujące – metylo- i etylometanosulfonian, dimetylo- i dietylosiarczan, iperyt, alkilacja 
zasad. 
Kwas azotawy – oksydatywna deaminacja zasad, zmiana specyficzności parowania zasad. 



 

Barwniki  akrydynowe  –  cząsteczki  barwników  mają  zdolność  do  lokalizowania  się  między 
sąsiednimi zasadami. 



 

Promieniowanie UV i jonizujące (254nm – 265nm) powtarzalne wyniki, możliwość uzyskania 
wszystkich typów mutantów, mutacje w komórkach wegetatywnych oraz przetrwalnych.  

Ulepszanie szczepów związane jest z: 
 - wywołaniem mutacji 
 - selekcją i ocena mutantów 
Selekcja mutantów 
Zespół technik, które mają zapewnić szybką i efektywną ocenę efektów mutagenezy i wyodrębnieniem 
komórek o pożądanych cechach. 

Hodowle ze wskaźnikiem chemicznym 
Testy  wykorzystujące  odpowiedni  indykator  wykazujący  zróżnicowanie  kolonii.  (wskaźnik  pH  – 
tworzenie kwasów i zasad, pożywki z celulozą barwioną czerwienią Kongo – enzymy celu lityczne) 
Wskaźniki mikrobiologiczne – izolacja mutantów auksotroficznych 
Prototrofy  –  organizmy,  które  żywią  się  na  pożywkach  mineralnych  (same  mogą  syntezować  część 
związków) 
Auksotrofy – wymagają pożywek maksymalnych. 
Zastosowanie: 
Producenci antybiotyków – musi być szczep kontrolny, który jest wrażliwy na działanie antybiotyków. 
Ustala się słupki i posiewa testowy mikroorganizm 
Producenci  aminokwasów  –  podłoże  ze  szczepem  auksotroficznym  testowym,  który  potrzebuje  do 
wzrostu określonego aminokwasu. 
Mutanty stosowane w produkcji penicyliny pochodzą od dzikiego szczepu Penicillum chrysogenum Q 
176 wprowadzonego do przemysłu w 1945. 
Mutanty o zwiększonej produktywności i wybiórczości – produkcja L-lizyny. 
2 typy mutantów: 
 - wyeliminowanie dehydrogenazy homoserynowej 
 - zmiana charakteru kinazy asparaginowej (zmieniona została wrażliwość na hamowane produkty) 
Hybrydyzacja 
naturalna hybrydyzacja wiąże się z przekazaniem informacji genetycznej z komórki dawcy do komórki 
biorcy  w  wyniku  ich  fizycznego  kontaktu  i  polega  na  wymianie  fragmentów  DNA  pomiędzy  ich 
chromosomami albo genoforami. 
Badania  genetyczne  mają  sens  tylko  wtedy,  kiedy  u  organizmów  występuje  cykl  płciowy  lub 
przynajmniej cykl paraseksualny.  
Naturalna hybrydyzacja zachodzi z częstotliwością 10

-6

. 

Przeszkody: sztywna ściana komórkowa, ujemny potencjał po zewnętrznej stronie błony komórkowej. 
Fuzja protoplastów – fuzja wymuszona 
Protoplasty (komórka bez ściany komórkowej) 
Sferoplasty  (częściowo  zachowana  ściana  komórkowa  utrzymuje  się  na  drodze  enzymatycznej 
hydrolizy ściany komórkowej w warunkach zapewniających osmotyczną stabilizację struktury). 
Związki wybrane do stabilizacji środowiska osmotycznego. 
Pożywienie – toksyczność – nie hamuje 
- sole nieorganiczne, sacharydy, alkohole cukrowe w buforze 
Protoplasty bakterii: 
Gram+  lizozym 
Gram -  lizozym + EDTA + warunki jonowe 
Protoplasty grzybów – sok żołądkowy ślimaka 
Najłatwiej otrzymać protoplasty z komórek pochodzących z fazy wzrostu wykładniczego. 
Protoplasty mogą łączyć się ze sobą gdy zbliżą się do siebie na odległość mniejszą niż 1nm. 
PEG – inicjator fuzji 
Podczas fuzji tworzy się układ heterokariotyczny w którym z dużą częstotliwością następuje kariogamia 
i  rekombinacja  pomiędzy  genoforami.  Następnie  w  procesie  samorzutnej  lub  indukowanej 
haploidyzacji następuje segregacja nowych genotypów. Protoplasty hoduje się potem w odpowiedniej 
pożywce. 
Selekcja rekombinantów 
Wymaga  genetycznie  trwałych  markerów  fizjologicznych.  Najczęściej  używa  się  szczepów 
auksotroficznych o  różnych  wymaganiach  pokarmowych, mutantów oddechowych  lub opornych  na 
dany antybiotyk. 
Zastosowanie  fuzji  protoplastów  pozwala  na  rekombinację  zarówno  wewnętrzną  jak  i 
zewnątrzkomórkową oraz rekombinację więcej niż 2 genów. 
Technologia rekombinacji DNA  –  przenoszenie  genów  z jednego organizmu na drugi. Otrzymuje  się 
komórki zdolne do syntezy określonego białka.  

Narzędzia rekombinacji 
 -  restryktazy  –  endonukleazy  restrykcyjne  –  rozpoznają  specyficzne  sekwencje  palindromowe, 
sekwencje  w  dwuniciowym  DNA  i  hydrolizują  wiązania  fosfodiestrowe  w  obu  niciach  w  miejscu 
rozpoznanej sekwencji lub w niewielkiej odległości od tego miejsca.  
 - metylazy – towarzyszą restryktazom (system chroniący) – metylują zasady purynowe i pirymidynowe 
w obrębie miejsca rozpoznawanego przez restryktazy w macierzystym DNA np. metylaza EcoRI. 
 - egzonukleazy – hydrolizują 1-niciowe DNA lub RNA, usuwają fragmenty 1-niciowe lub 2-niciowe 
 - fosfataza alkaliczna – usuwa końce 5’ gr. Fosforanowej, linearyzacja wektora 
 - odwrotna transkryptaza – synteza RNA komplementarnego do mRNA 
 - polimerazy DNA – wykorzystywane do syntezy dwuniciowego DNA na matrycy jednoniciowej 
 - lipaza – łączą polinukleotydy ufosforylowane w pozycji 5’ do polinukleotydów posiadających wolne 
grupy 3’-OH 
 - rybonukleazy – hydrolizują RNA 
 - enzymy lityczne – do pozbycia się ściany komórkowej 
Technologie rekombinacji DNA – wektory 
 - ogólnego zastosowania - pBR322 
 - ekspresyjne do efektywnej syntezy białka 
 - klonowanie sekwencji promotorowych 
 - ekspresyjno – elekcyjne – do produkcji egzoproteiny 
 - mutagenezy insercyjnej 
Klonowanie – etapy: 

1.  Izolacja lub synteza genu 
2.  Łączenie genu z wektorem 
3.  Wprowadzenie do komórki gospodarza 
4.  Selekcja klonów 
5.  Praktyczne wykorzystanie klonów 

Ad1. 
- cięcie losowe DNA – pierwsza metoda izolacji DNA, gen alfa-amylazy z Bacillus jakiegoś tam w Bacillus 
subtillis 
 - chemiczna synteza genu – stosowana do krótkich polipeptydów 
-  synteza  cDNA  –  procedura,  która  wykorzystuje  jednoniciowy  mRNA  jako  matrycę  do  syntezy 
komplementarnego DNA 
 - synteza genów metodą PCR 
 
 
 

Wykład 5 

Surowce i materiały w biotechnologii 

1.  Wymierne produkty procesów biotechnologii 



 

Biomasa organizmów 



 

Metabolit, np. aminokwas alfa-glutaminianowy 



 

Metabolit wtórny np. penicylina 



 

Transformacja – zamiana jednego substratu w drugi 

2.  Media hodowlane muszą zapewniać: 



 

Maksymalną wydajność biomasy i produktu 



 

Maxymalne stężenia produktu i biomasy 



 

Maxymalną szybkość wytworzenia produktu 



 

Minimum efektów ubocznych 



 

Taniość i dostępność przez cały rok 



 

Minimum trudności technologicznych 

3.  Składniki podłoża: 



 

Woda 
- odpowiedni skład mineralny 
 - dostępność w dużych ilościach 
 - czystość chemiczna i mikrobiologiczna 



 

Źródła węgla i energii 
- węglowodany – roczne zużycie jako składnika podłoża 30 mln ton – podstawowe 
źródło węgla 
 - glukoza – dobrze rozpuszczalna w wodzie, łatwo przyswajalna przez 
mikroorganizmy, czysty produkt końcowy, duża wydajność, powstaje podczas 
enzymatycznej lub kwasowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej lub kukurydzianej, 
proszek, pasta albo syrop 
 - sacharoza – glukoza + fruktoza, jej źródłem jest melasa, wykorzystuje się w 
większości procesów 
 - melasa  - produkt odpadowy w produkcji cukru z buraków cukrowych oraz trzciny, 
brązowy, gęsty syrop 50% to sacharoza, konsystencja i skład zależy od techniki 
produkcji cukru i jakości zbioru, mono- i disacharydy, przeważnie trzeba ją 
dostosować do konkretnego procesu, aby mogła być w podłożu, a to przez 
substancje niecukrowi, które zawiera, produkcja drożdży, kwasu cytrynowego, 
etanolu, azotu, aminokwasów, lotnych kwasów organicznych, związków wapnia, 
posiada właściwości buforujące, produkcja drożdży i etanolu – neutralizacja CaCO

3

, 

gromadzenie w środowisku kwaśnym, zasadowym; oddzielenie osadu i fermentacja 
tego, co zostało. Kwas cytrynowy + cyjanek żelazo-potasowy, potem dodanie 
pirosiarczanów lub wodorosiarczanów, które redukują złe działanie cyjanków 
(fermentacja kwasu cytrynowego) 



 

Laktoza  

  Musi być używana w dużych ilościach np.: serwatki 
  Serwatka jako główne źródło laktozy 
  Produkowana przez Bacillus subtilis (proteazy serynowe) 
  Serwatka otrzymywana podczas produkcji serów z mleka (słodka pH=6) i 

twarogów (kwaśna pH=4) 

  Stosowana do produkcji drożdży paszowych i etanolu 
  Płynna, suszona, liofilizowana, odbiałczana 
  Zwana cukrem mlecznym 
  Laktoza jest słabo przyswajalna przez mikroorganizmy 
  W serwatce: His, Val, Leu, Asp, Ala, Tre, wit A, cholina 



 

Maltoza 

  Hydroliza skrobii I glikogenu 
  Stanowi główny mechanizm napędowy drożdży w browarnictwie (słód, 

ekstrakt słodowy) 

  Cukier słodowy 



 

Skrobia 

  Stosowana w postaci czystej (proszku) lub składnika np. ziemniaka 
  Polisacharyd 
  Ziemniaki, zboże, syrop 
  Wykorzystywana w produkcji etanolu, butanolu, acetonu. 
  Stosuje się upłynnioną postać (po podgrzaniu), bo wyciągnięta z rośliny jest 

w formie granulek. 



 

Insulina  

  Substancja zapasowa np..: cykoria, Jeruzalem atrychotem (16% całości 

materiału zapasowego) 

  Liniowy polimer fruktozy i glukozy (80:20) 

  Rozpuszczalna w wodzie 
  Nie daje niebieskiego zabarwienia z jodem 
  Właściwości redukujące 
  Produkcja etanolu (frakcja) 
  Musi być proces wspomagany enzymatycznie – hydroliza enzymatyczna, 

przez insulinazę (powstaje lewulina + fruktoza =>fermentacja drożdży) 



 

Celuloza 

  Odpady przemysłowe, rolne, np.: papier, słoma, łodygi, odpady rolne 

niewykorzystywane 

  Zbudowana z reszt glukozy (wiązanie beta-1,4-glikozydowe) 
  Występuje w ścianie komórkowej roślin 
  Celuloza – ligniny + hemicelulozy (to lignina stanowi problem 

wykorzystaniem odpadów) 

  Polisacharydy otrzymane z wodorostów morskich – karaginiany, alginiany, 

agary. Nie stanowią źródła węgla. 

b. źródła niesacharydowe 



 

Alkohole (etanol, metanol) 

  Do produkcji białka paszowego przez Methylophilis methylitropus 
  Produkowany z gazu naturalnego i nafty (czystość 99,8%) 
  Inni producenci SCP (białka z pojedynczej komórki, np.: drożdże) 
  Biosynteza  B12  (Pseudomonas),  alfa-seryna  (Altobacter  globiformis),  L-Leu, 

Val (Alkaligenes eutrofen) 



 

Glicerol 

  Bezbarwna, oleista ciecz 
  Łatwo miesza się z wodą 
  Produkowany  przez  hydrolizę  tłuszczy  lub  z  polipropylenu  z  ropy  naftowej 

(syntetycznie) 

  Wykorzystywany  do  produkcji  erytromycyny  (Artrobacter),  steroidów 

(Mycobacterium), dihydroksyacetonu (Acetobacter) 



 

Tłuszcze  

  Synteza antybiotyków i sterydów 
  Olej bądź mąka (Soypan, Nurupan) 
  Produkcja lipazy, amylazy, proteazy 
  Standaryzowana ilość lecytyny (60-65%) 
  Jako samodzielne źródło węgla bądź dodatek do sacharydów. 



 

Węglowodory 

  Metan jest zawsze zanieczyszczony siarką 
  Szczepy Methylomonas – otrzymywanie SCP jako białka paszowego 
  N-butan, jego utlenienie powoduje powstanie mieszaniny estrów, ketonów, 

aldehydów i kwasów, kwas cytrynowy, Candida, Saccharomyces, SCP 



 

Substancje gazowe 

  CO, CO2, H2 – białka paszowe, źródła różnych pierwiastków 



 

Kwasy karboksylowe  

  Produkcja  alfa-Lys,  alfa-Glu,  alfa-Ile,  Thr  (Bredibacterium,  Corynebacterium, 

Micrococus) 

  Białko paszowe (Candida utilis), kwas octowy + alkohol syntetyczny 
  Alfa-Glu – glukoza + kwas teinowy, linolenowy 
  Prodigiozyna – kwas oleinowy 
  Kwas  octowy  +  glukoza  +  melasa  +  hydrolizat  białkowy  =  produkcja  tych 

aminokwasów 

c. źródła azotu – ważniejsza funkcja niż źródło węgla (regulacja pH pożywki) 

 - sole amonowe (grzyby niższe) NH4SO4, NH4OH, NH3 – regulacja pH 
 - azotany, azot atmosferyczny 
 - mocznik – wrażliwy na temperaturę 
 - lepszy azot organiczny niż nieorganiczny 
 - mąki: 



 

Sojowa – dużo Glu, mało Met, Cys, synteza streptomycyny przez Streptomyces griseus, 
inne antybiotyki, sterydy, podpuszczka mikroorganizmów 



 

Bawełniana – Pharmamedia, Profila, składni – gassypol – antyutleniacz, eliminuje złe 
działanie utlenionych kwasów tłuszczowych (pieniacze), zwiększenie wydajności 



 

Kukurydziana  –  biosynteza  chlorotetracykliny,  biomy  cyny,  amylazy  glukonowej, 
proteaz (C i N). 

 - preparaty białek ziemniaka – produkcja enzymów i antybiotyków, Alburex – proces ekstrakcji skrobi, 
stosowany w produkcji antybiotyków i enzymów, gdzie zastępują mąkę sojową.  
 - mamok – nalot kukurydziany – zależy od ilości kukurydzy i technologii ekstrakcji skrobi kukurydzianej. 
Zawiera aminokwasy, witaminy, sole mineralne. Produkt uboczny otrzymywania w procesie ekstrakcji 
skrobi  kukurydzianej.  Może  mieć  małą  jakość  Solulys  alfa.  Wykorzystywany  do produkcji  izomerazy 
glukonowej przez Etinoflamens. Wada: różnica składu w zależności od technologii. 
 - autolizaty drożdżowe i suszone – źródło witamin z grupy B i N 
 - hydrolizaty białek zwierzęcych i roślinnych – proszki, roztwory, np.: hydrolizat kazeiny ze sterydów, 
antybiotyków. 
 -  żelatyna  –  zawiera  dużo  Gly,  Ala,  a  Małoty,  Phe,  nie  zawiera  Trp,  wykorzystywana  do  produkcji 
żelatynazy i kalogenazy. 
d. inne makroelementy 
 - tlen – sterylny : powietrze, u beztlenowców wystarcza to co jest w źródle C. 
 - fosfor – sole nieorganiczne (fosforan potasu, amonu, Mg, NH4, fosforan glicerolu). Zapotrzebowanie 
rośnie w miarę fermentacji 
 - siarka – SO

4

2-

 , siarczan amonu 

 - potas – K2SO4, K2HPO4, KH2PO4 
 - magnez – MgSO4 * 7H2O 
e. mikroelementy 
 - Mn

2+

, Zn

2+

, Fe3+, wyjątek Lactobacillus 

 - Cu, Co, Mo, Na, Cl, Ni, Se – zależy od środowiska 
f. stymulatory wzrostu 
 - witaminy z grupy B (biotyna, tiamina) 
 - alfa-aminokwasy 
 - związki purynowe i pirymidynowe 
g. detergenty 
polepszenie wydajności biomasy z n-alkanów, aminokwasów, kwasów organicznych.  
h. odpieniacze 
 - pożądane cechy dobrego odpieniacza: 



 

Szybkie rozbicie piany 



 

Zabezpieczenie przed ponownym powrotem piany 



 

Aktywność w małych stężeniach 



 

Nietoksyczność 



 

Łatwy w stosowaniu 



 

Niepolarny 



 

Nielotny 



 

Niska cena 

Naturalne: olej słonecznikowy, kwas olejowy, tran 
Syntetyczne: silikony, polipropyleny 
Dla bakterii – silikon 

Dla grzybów – lepsze naturalne 

i. 

Substancje  stałe  –  śruta  rzepakowa,  otręby  pszenne,  słoma,  sieczka,  wylot  ki  jabłkowe, 
suszony rozdrobniony chleb razowy 

j. antyseptyki – formalina, furozolidyna 
k. substancje buforujące – amoniak, wodorotlenek amonu 
l. inne – prekursory (kwas fenylooctowy), inhibitory, chelatory (EDTA) 
 

4.  ważność pH Klebsiclla aerogenes – własności buforujące 
pH 5 – glikol butylenowy 
pH 6 – glikol butylenowy + etanol 
pH 7 – glikol butylenowy + etanol + mleczan 
pH 8 – glikol butylenowy + etanol + mleczan + octan + mrówczan 
przez to zmienia się wydajność produkcji 
pH powinno wypierać 
 
5. rodzaje pożywek i optymalizacja ich składu 
Pożywki mikrobiologiczne: 

a.  Stan skupienia 



 

Stałe 



 

Ciekłe 

  Roztwory rzeczywiste 
  Emulsje 
  Koloidy 
  Zawiesiny 

b.  Skład 



 

Nieorganiczne 



 

Organiczne 

  Naturalne 
  Syntetyczne 

Ciekłe:  naturalne  i  płynne  serwatki,  melasa,  alkany,  mleka,  ścieki  przemysłowe,  naturalne  płyny 
ustrojowe, wyciągi wodne z surowców naturalnych, wyciąg z mąki sojowej, bulion 
Stałe: plewy, opady stałe, rozdrobnione ziemniaki przeważnie suplementowane pożywką ciekłą. ascom 
 
6. opracowywanie składu pożywki jest zasadniczą fazą w uzyskaniu współczynnika wydajności komórki. 
W warunkach wzrostu tlenowego masę źródła węgla oblicza się z: 
W = sucha masa komórkowa (g/dm

3

) / zastosowany substrat węglowy (g/dm

3

) 

W

glukozy

 = 0,5 dla bakterii z 1 grama glukozy otrzymujemy o.5 grama suchej masy komórkowej. 

Dla drożdży: Teoria Fiska – w procesie namnażanie biomasy 1/3 węgla w pożywce jest zużywana na 
procesy energetyczne, a 2/3 na przyrost biomasy. 
Stosunek zawartości C:N:P 6:1:0.2 
Źródło azotu i węgla – od tego rozpoczyna się obliczenia, 
 
7. sterylizacja  
 - uzyskanie czystej kultury do szczepienia fermentatora produkcyjnego 
 - sterylizacja pożywek oraz wszystkich składników dodawanych do fermentatora podczas hodowli 
 - sterylizacja fermentatora 
 - utrzymywanie aseptycznych warunków podczas kontroli 
Rodzaje: 
 - sterylizacja termiczna ciągła lub okresowa (gorąca para) – fermentatory 
 - sterylizacja radiacyjna (promienie UV) – pomieszczenia 

 -  sterylizacja  chemiczna  (gazy)  –  pokoje,  przewody,  np..:  H2O2  działa  na  formy  wegetatywne  i 
generatywne, wykorzystywany w przemyśle spożywczym. 
 - sterylizacja „żywą parą” 
 - sterylizacja przez filtrację 
Nie ma czegoś bardziej lub mniej sterylnego. Coś jest sterylne lub nie. 
8. metody prowadzenia procesów 
Hodowle: 
 - okresowe 
 - ciągłe 
 - okresowe z ciągłym dozowaniem pożywki 
a. hodowle okresowe 

  Statyczne lub wstrząsane (umożliwia wymianę gazową, rozrost organizmów jednorodnych) 
  Fazy hodowli 
  Bakterie: wzrost populacji (liczba kom./cm

3

*h) 

  Promieniowce i grzyby – stężenie biomasy (stężenie suchej masy (g/dm

3

*h)) 

  Badania  precyzyjne  –  stężenie  składników  komórek  związanych  ze  wzrostem  lub  ich 

rozmnażaniem (azot komórkowy, białko, DNA) 

Krzywa wzrostu w hodowli okresowej: 
 - kształt sigmoidalny 
 - na początku brak hamowania metabolitami i dostępność substratu.  
Najszybciej komórki powstają w fazie logarytmicznej, ale dopiero w fazie stacjonarnej komórek jest 
najwięcej. 
Parametry: 

a.  Przyrost biomasy  

X –różnica biomasy w danym czasie 
X = Xmax – X0    [X]=[g] 

b.  Wydajność wzrostu – Y – charakterystyka zależności między stężeniem biomasy, a stężeniem 

substratu. 
Y = sucha masa [g] / masa substratu [g] 

Molowy współczynnik wydajności Ym=sucha masa/mol 
Z niego wynika współczynnik energetyczny Y

ATP

. 

Jest on zależny od sposobu metabolizowania substratu i od tego, ile energii przetworzą komórki 
Y

ATP

 = informuje ile gram biomasy otrzymujemy z 1 mola ATP. 

c.  Właściwa szybkość wzrostu μ – stosunek przyrostu biomasy w przeliczeniu na jednostkę czasu 

i jednostkę biomasy, która już istnieje, a także  odniesieniu do liczby komórek. 

μ = 1/x * dx/dT   lub μ= 1/N * dN/dT 
μ = (log x

t

 – log

x0

 ) / log (t-t

0

) 

T

d

= ln2/μ    T

d

 – czas podwojenia biomasy 

d.  Hodowle ciągłe 

 



 

Stosowana  do  produkcji  biomasy  (np.  drożdży)  lub  w  przemyśle  farmaceutycznym  do 
biologicznej produkcji związków chemicznych 



 

Stałe zasilanie fermentorów świeżą ilością pożywki i jednoczesny odbiór tej samej objętości 
płynu hodowlanego 



 

Zasada chemostatu (stała szybkość rozcieńczenia) lub turbidostatu (stałe stężenie biomasy) 



 

Szybkość rozcieńczania hodowli (wielkość stała) 

 D [1/h]    D = F/ν   F – natężenie objętościowego przepływu pożywki 
W chemostacie μD = Dx 
 - jeśli przekracza D = biomasa gromadzi się w reaktorze 
 - jeśli jest mniejsze od D – biomasa wyrywana z reaktora 



 

Stan  ustalony  –  składniki  chemiczne,  stężenie  biomasy  i  parametry  od  których  zależy  stan 
fizjologiczny komórki = const. Wzrost ma charakter ograniczony. Limitowany tylko natężeniem 
substratu. 
μ = μ

max

 *S / K

s

 + S 

K

s

 – stała półnasycenia – takie stężenie substratu, przy którym μ osiąga połowę swojej wartości. 



 

Wady:  możliwość  degradacji  szczepów,  selekcja  osobników  o  gorszych  cechach, 
biotechnologiczne 

problemy 

z 

czystością 

mikrobiologiczną, 

wzrost 

kłaczkowy 

mikroorganizmów. 



 

Procesy  produkowane  ciągle:  białko  paszowe,  etanol,  butanol,  aceton,  kwas  organiczny, 
antybiotyki, oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego. 

9. hodowle synchronizowane 



 

Do specjalnych celów, np.: w laboratorium 



 

Komórki w populacji znajdują się zawsze w takiej samej fazie rozwoju osobniczego 



 

Synchronizacja  podziałów  komórkowych  –  wydzielenie  osobników  o  jednakowych  np.: 
wymiarach komórek (wirowanie lub sączenie) będących w tym samym stanie fizjologicznym 
lub morfologicznym (szok cieplny w przetrwalnikach) 

10. fermentory = bioreaktory 



 

Służą do hodowli mikroorganizmów 



 

Czasem bioreaktor to reaktor enzymatyczny 



 

Musi tworzyć odpowiednie środowisko (chroni przed zanieczyszczeniami zewnętrznymi), ale 
także nie może wytwarzać zanieczyszczeń do środowiska 

11. bioreaktory do hodowli wgłębnych 



 

Hodowla beztlenowa 

  Stworzenie środowiska beztlenowego właściwego dla danej hodowli 
  Mieszanie nie jest konieczne (jeśli występuje to po to, żeby cząsteczki się nie osadzały) 
  Prosta budowa 
  Nie  ma  problemu  piany,  dlatego  podłoża  nie  muszą  być  suplementowane 

odpieniaczami 

  Fermentacja etanolowa 
  Browarnictwo 



 

Hodowla tlenowa 

  Wyposażone  w  elementy umożliwiające  odprowadzenie  gazu  i  jego  rozproszenie  w 

fazie ciekłej 

  Odpowiedni  materiał  fermentora  –  stal  kwasoodporna  polerowana  –  odporna  na 

korozję i częste sterylizacje 

  Podział  ze  względu  na  sposób  dostarczania  energii,  fermentory  o  mieszaniu 

mechanicznym,  mieszanie cieczą  (woda  –  muszą  posiadać  specjalną  pompę,  trudna 
sterylizacja), gazem 

  Istotna rola – koszt napowietrzania 
  Kontrola parametrów fizycznych i fizykochemicznych 
  Kontrola natężenia przepływu pożywki – hodowle ciągłe i okresowe z dozownikiem 

pożywki 

  Sterowanie: temperatura, pH, stężenie tlenu 
  Modelowanie  procesów  bioreaktorowych  –  relacje  pomiędzy  różnymi  zmiennymi 

procesowymi i efektem procesu takim jak wydajność czy produktywność 

  Model wzrostu – formalne równanie podające zależność szybkości przyrostu biomasy 

od stężenia jednego lub kilku kluczowych substancji oraz warunków hodowli – model 
bardzo uproszczony 

  Ujęcie  korelacyjne  –  sztuczne  sieci  neuronowe  –  podają  wydajność  od  nieznanych 

warunków hodowli 

12. bioreaktory do hodowli na podłożu stałym 



 

Aparaty o działaniu okresowym 

  Do produkcji kwasu cytrynowego 
  Komora ze stałymi warunkami 
  Jest tam system tac i system odprowadzający powietrze 
  Odbiera ciepło od komórki, a dostarcza tlen 
  Na tace wlewa się pożywki z bakteriami, które produkują kwas cytrynowy 
  Czynnik limitujący – wymiana ciepła i masy między złożem a powietrzem 
  Cienka warstwa podłoża 



 

Reaktor z grubą warstwą podłoża 
  W komorze panują odpowiednie warunki 
  Ruszt z podłożem o grubości 1 metra 
  Co pewien czas złoże jest wstrząsane, aby nie powstały bryły mikroorganizmów 
  Powietrze idzie pod ruszt 



 

Reaktor węglowy 

  Pożywka sypka 
  Reaktor się obraca, aby nie rozgrzewały się dolne warstwy pożywki 

13. bioreaktor z unieruchomionym materiałem biologicznym 



 

Reaktory ze złożem nieruchomym lub cyrkulującym 



 

Dobór metody immobilizacji do typu fermentora 



 

Działanie okresowe lub ciągłe 

14. bioreaktory membranowe 



 

Różna wielkość porów 



 

Funkcje membrany, oddzielenie biomasy, wydzielenie produktów, unieruchomienie materiału 
biologicznego, oddzielenie przestrzeni reakcyjnej 



 

Reaktory mikrobiologiczne lub enzymatyczne 



 

Proces fermentacji mlekowej 

15. wydzielenie i oczyszczenie produktów fermentacji 
 - produkt procesu biotechnologicznego – biomasa lub produkty metabolizmu 
 - oddzielenie biomasy drobnoustrojów od płynu pohodowlanego, wydzielenie i oczyszczenie produktu 
 - dobór metody – tak, aby nie doprowadzić do obniżenia aktywności produktów. 
16. wydzielanie biomasy 



 

Nie każda substancja daje się wydzielić w ten sam sposób 

  Flokulacja i sedymentacja 

  Sedymentacja to metoda rozdzielania zawiesiny 
  Wstępna obróbka zawiesiny – aglomeracja komórek 
  Flokulacja  odwracalna  –  neutralizacja  ładunku  na  powierzchni  komórki 

(dodatek elektrolitu) 

  Flokulacja  nieodwracalna  –  efekt  powstania  wiązań  pomiędzy 

mikroorganizmami 

  Flokulacja zależy od temperatury, pH, siły jonowej, właściwości komórek i ich 

stanu fizjologicznego 

  Czynniki  flokulacyjne  –  sole  nieorganiczne,  hydrokoloidy  mineralne, 

organiczne polielektrolity, białka 

  Flotacja – rozproszenie pęcherzyków gazu i na ich powierzchni absorbują się 

mikroorganizmy. 

  Filtracja 

  Zależy od tego, co obrabiamy (bakterie czy grzyby) 

  plackowa – cząsteczki stałe zatrzymują się na placku filtracyjnym, który 

jest  wytworzony  na  przegrodzie  filtracyjnej.  Wykorzystuje  się  prasy 
filtracyjne,  próżniowe,  filtry  obrotowe,  filtry  taśmowe.  Stosowane  do 
wydzielenia grzybni, bakterii poddanych flokulacji (większych) 

  objętościowa  –  przebiega  podczas  przepływu  płynu  (gazu)  przez 

przegrodę  filtracyjną  (typu  włókniowego).  Stosowana  do  jałowienia 
powietrza oraz klasyfikacji zawiesin dobnych. 

  Dynamiczna  –  dzięki  odpowiedniemu  ukształtowaniu  przepływu 

zawiesiny  cząsteczek  odpowiednio  dużych  rozmiarów  nie  przechodzą 
przez przegrodę filtracyjną, tylko zostają w środku 

Wirowanie 
17. dezintegracja komórek 
Cel: zniszczenie struktury komórki oraz wydobycie substancji 
Dezintegracja: 



 

Metoda mechaniczna 

  W fazie ciekłej 

  Ultradźwięki 
  Ciśnienie 
  Mieszanie 

  W fazie stałej 

  Rozcieranie 



 

Metody niemechaniczne 

  Odwadnianie 

  Suszenie powietrza 
  Suszenie próżniowe 
  Rozpuszczalnik 

  Liza 

  Fizyczna 
  Chemiczna 
  Enzymatyczna 
  Biologiczna 

18. zagęszczanie roztworów 



 

Zagęszczanie termiczne – krótki czas kontroli, aparaty próżniowe 



 

Ekstrakcja 



 

Ultrafiltracja – różnica ciśnień po obu stronach membrany 



 

Odwrócona osmoza – mała masa składników 

19. oczyszczanie substancji biologicznej 



 

Krystalizacja 



 

Metody membranowe 



 

Chromatografia 

20. suszenie 



 

Podstawowa metoda uzyskania stabilnej formy bioproduktu 



 

Suszenie rozpyłowe (próżniowe, liofilizacja) 

 

Wykład 6 

Zanieczyszczenia mikrobiologiczne żywności 
Mikroflora surowców i produktów pochodzenia roślinnego i zwierzęcego 
Różnice pomiędzy substratem, a produktem: 
 - różne składy chemiczne 
 - różna tendencja do zmian chemicznych, fizycznych, biologicznych 
Surowiec/produkt: 

a.  Skład chemiczny: 



 

Białka 



 

Tłuszcze 



 

Węglowodany 



 

Kwasy organiczne 



 

Witaminy 

b.  Czynniki środowiska 



 

Aktywność wody 



 

Temperatura 



 

Tlen 



 

Wilgotność powietrza 

c.  Wzajemne oddziaływania między drobnoustrojami  



 

Pośrednie 



 

Bezpośrednie 

Im roślina jest bliżej gleby, tym jest bardziej zanieczyszczona 
Sukcesja – pojawienie się mikroorganizmów w określonej kolejności 
Produkt z mikroflorą rządzi się taki samymi prawami, jak biocenoza w środowisku naturalnym. 
Surowce i produkty pochodzenia roślinnego: 



 

Gleba, woda, powietrze, organizmy żywe – miejsca, z których pochodzą mikroorganizmy 



 

Mikroorganizmy glebowe – bakterie przetrwalnikujące Bacillus sp. i Clostridium sp. , 
promieniowce, drożdże, pleśnie / zanieczyszcza rośliny 



 

Rośliny okopowe – 10

5

-10

8

 komórek/gram 



 

Mikroflora saprofityczna, patogeny roślin nieszkodliwe dla ludzi oraz patogeny ludzi i 
zwierząt ( Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum, Yersinia enterocolitica i E. coli – 
patogenne szczepy E. coli) 



 

Rodzaj i liczebność mikroflory 

Ziarna zbóż i produkty zbożowe 



 

Mikroflora pochodzenia glebowego 



 

Pierwotne, wtórne 



 

Mikroflora epifityczna – pałeczki Pseudomonas sp., Erwinia herbicola, grzyby: Alternaria sp., 
Cladosporium sp., Trichoderma sp., Geotrichum sp., drożdże 



 

Mikroflora wtórna (pojawia się od momentu zbioru) – bakterie fermentacji mlekowej, 
tlenowe bakterie przetrwalnikujące, bakterie z gr. Coli, ziarniaki: Staphylococcus sp., 
Streptococcus sp., Sarcina sp., pleśnie: Aspergillus sp., Penicillum sp., Fusarium sp. 



 

Mikroflora zbóż – niekorzystne zmiany – nieodpowiednie przechowywanie 



 

Mielenie zboża – mąki, kasze, otręby – produkty o mniejszej trwałości, trudniejsze do 
przechowywania. 



 

Zboże świeższe, gdy 10-13% - poziom wilgotności, przy którym wzrost grzybów zahamowany, 
pomaga także niższa temperatura. 



 

Zboża prawie zawsze mają pleśnie 



 

Pleśnie silosowe – w zbożach – wytwarzają mikotoksyny. 

Produkcja pieczywa: 



 

Fermentacja z udziałem drożdży piekarniczych lub zakwasu 



 

Fermentację przeprowadza się dla uzyskania porowatej struktury ciasta, która zostaje potem 
utrwalona w procesie obróbki termicznej 



 

Fermentacja na zakwasie – produkcja pieczywa żytniego 



 

Mikroflora zakwasu – bakterie fermentacji mlekowej – Lactobacillus plantarum, L. brevis, L. 
fermentum  i drożdże – Saccharomyces cerevisiae (homo- i heterofermentatywne) 



 

Zakwas to protokooperacja – bakterie wytwarzają kwas mlekowy (zmiana pH), który wpływa 
źle na mikroorganizmy, ale pozwala rosnąć drożdżom wytwarzającym CO

2

 i H

2

O.  

Wady pieczywa spowodowane są zanieczyszczeniami mąki lub innych surowców, niewłaściwym 
stanem higieniczno-sanitarnym piekarni, nieodpowiednimi warunkami przygotowania ciasta lub jego 
wypieku, transportem, składowaniem itp. 

Pleśnie chleba oraz tzw. choroba ziemniaczana (tlenowe bakterie przetrwalnikujące czyli z Bacillus) – 
do pieczywa wykorzystują zakwas dzięki fermentacji (chleb zyskuje porowatość) 
Ziarno jęczmienia 



 

Produkcja słodu (używany do produkcji np.: piwa) 



 

Grzyby strzępkowe ( Fisarium, Helminthosporium, Candida, Cladosporium, Alternaria), 
drożdże dzikie ( Cryptococcus, Rhodotorula, Acinetobacter, Alcaligenes, pałeczki z gr. Coli.) 



 

W czasie przechowywania – Aspergillus restrictus, A. amstelodami, A. regens, Penicillum sp. 



 

1 gram ziarna 2*10

3

 pleśni, po 8*10

4

 bakterii i drożdży – gdy moczymy, liczba wzrasta. 

Najniebezpieczniejsze grzyby powstają podczas magazynowania. 
W mące mogą być takie grzyby jak w zbożu – protokooperacja 
Owoce 
Drożdże – Saccaromyces, Candida, Hansenula, Kloeckera, Pichia, Torylopsis, pleśnie Penicillum, Hucor, 
Rhizopus + pałeczki Coli (mała ilość) 
Podstawowy surowiec w produkcji win – technologie tradycyjne: naturalna mikroflora miąższu, 
technologie nowoczesne: drożdże winiarskie 
Problemy związane z produkcją wina 



 

Kwaśne – bakterie fermentacji octowej 



 

Zmętnienie – Acetobacter, Acetobacter tuminum – zużywają alkohol 



 

Bakterie fermentacji mlekowej 



 

Drożdże dzikie – śluzowacenie wina 



 

Bakterie hetero fermentujące – fermentacje mannitowe (fruktoza zamieniana jest w 
mannitol), a glukoza zamieniana jest w kwas mlekowy, glicerol, CO

2

 

 
Niebezpieczne grzyby strzępkowe: 
- obniżenie wartości słodu – rozluźnienie struktury ziarna 
 - słabiej kiełkuje 
 - ubytek suchej masy 

Warzywa 



 

Zielone – bakterie fermentacji mlekowej, drożdże, pleśnie 



 

Korzeniowe – tlenowe i beztlenowe, bakterie przetrwalnikujące, bakterie coli, ziarniaki 
Micrococcus. 



 

Trwałe są warzywa okopowe i pestkowe 



 

Najmniej trwałe – jagodowe, ziarnkowe (truskawki) warzywa zielone 



 

Problemy z przechowywaniem warzyw i owoców 

Różne metody utrwalania warzyw i owoców 



 

Termiczne 

 - pasteryzacja – zniszczenie form wegetatywnych drobnoustrojów 
- sterylizacja – zniszczenie form wegetatywnych i przetrwalników 
- zamrażanie 



 

Oparte na zmianie pH środowiska 
- marynowanie – stosowanie octu 
- kwaszenie – sól kuchenna, kwas mlekowy (bakterie kwasu mlekowego), etanol, CO

2

 

(drożdże) 
- zmniejszenie kwasowości – rozwój bakterii gnilnych – sukcesja pierwotna 
- po dostępie powietrza – amoniak, siarkowodór – produkty te są wtedy wytwarzane. 
Kiszenie – powoduje to, że białka są lepiej strawione, wytwarzanie acetocholiny (obniżanie 
ciśnienia), witaminy z grupy B 



 

Metody chemiczne (oparte na usuwaniu wody) 
- solenie 
- stosowanie konserwantów np.: przy produkcji wina czy koncentratów ( SO

2, 

kwas 

benzoesowy, kwas cytrynowy) 



 

Przechowywanie w modyfikowanej atmosferze 
2 – 12% CO

2

  

1 – 10% O

2

 

78 – 97% N

2

 

W komórkach jest obniżona temperatura, która hamuje procesy biochemiczne. Podwyższone 
CO2 przy obniżonym O2 
Zabiegi powodują hamowanie kiełkowania przetrwalników i konidiów, wzrost 
drobnoustrojów tlenowych, zahamowanie wzrostu grzybów, także toksynotwórczych. 

Owoce i warzywa 



 

Melasa 
- ogólny skład mikroflory 10

3

-10

5

 mikroorganizmów/gram 

 - mikroflora melasy zależy od zanieczyszczeń buraka, sposobu jego przerobu i procesu 
technologicznego 
- niekorzystne Bacillus subtilis, B. megaterium, B. coagulans, Leuconosta, Proteus sp., 
Pseudomonas, dzikie drożdże Candida 



 

Mleko kazeina – główne białko/ laktoza – główny cukier 
- każde mleko jest zanieczyszczone drobnoustrojami – liczba bakterii < 10

4

 w 1cm

3

 

- mikrokoki i saproficzne gronkowce (70%), coli, Streptococcus agalactiae, S. dysgalactiae i 
inne. 
- UE, Dyrektywa 92/46 z dn. 16.06.92 – mleko surowe przeznaczone do przetwórstwa nie 
może zawierać więcej niż 10

5

/1 cm

3

 

Polska 
Norma PN-A-86002 „mleko do skupu – wymagania i badania”. Ogólna liczba bakterii w mleku klasy 
ekstra nie może przekroczyć 10

5

/cm

3

. Mleko zawierające > 10

6

 bakterii w 1 cm

3

 może być przyjęte 

jako mleko II klasy. 
 - mleko pozostawione w ciepłym miejscu ulega zakwaszeniu – wieloetapowy schemat 
współzależności (metabioza) 
 - temperatura pokojowa – drobnoustroje proteolityczne, pałeczki coli, paciorkowce mlekowe, 
pałeczki mlekowe, pleśnie, drożdże, bakterie proteolityczne. 
- chlorek wapnia – przywraca zdolność do krzepnięcia mleka 
 - im dłużej przechowywane tym więcej bakterii. 
Mięso pH obojętne 



 

Bogate w białka, cukry, lipidy, pH obojętne – dlatego dobre do rozwoju drobnoustrojów 



 

Mikroflora tlenowa i beztlenowa 



 

Tkanka mięśniowa – drobnoustroje saprofityczne, węzły limfatyczne, przewód pokarmowy. 



 

Stopnień namnażania drobnoustrojów w mięsie zależy od początkowego zanieczyszczenia 
mięsa, temperatury, odczynu, zawartości wody, temperatury otoczenia. 



 

Powierzchnia tusz: Pseudomonas, Alaligenes, Escherichia, Micrococcus, Streptococcus, 
Proteus, Bacillus 



 

Bakterie chorobotwórcze: Salmonella sp. Yersinia sp. 



 

Rozkład substratów w mięsie 
- sacharydy – bakterie tlenowe Pseudomonas, Micrococcus, pleśnie, drożdże 
- białka – bakterie tlenowe i beztlenowe: ziarniaki, pałeczki, laseczki 
 - tłuszcze- Pseudomonas, laseczki Bacillus oraz Clostridium, drożdże, pleśnie 



 

Drobnoustroje patogenne – zanieczyszczenia pierwotne (przeżyciowe), wtórne (po uboju) 
Clostridium perfingens, E. coli, Listeria monocytogenes 



 

Utrwalanie mięsa: obniżenie/podwyższenie temperatury, odwadnianie, promieniowanie 
jonizujące, związki chemiczne. 

Tłuszcze są rozkładane na końcu – jest ich niewiele. 
Jaja 



 

Zaraz po zniesieniu jajko jałowe, chyba, że kura jest chora 



 

Białko zbudowane wielowarstwowo, laminarnie 



 

System zabezpieczający przed infekcjami: skorupka – pory wypełnione śluzem mucynowym, 
zaschniętym, błony podskorupkowe, samo białko – wyłapuje biotynę i zuboża środowisko 



 

P. glaucum, Cladosporium herbanum, bakterie coli, P. sluorescens, B. subtilis. 



 

Powierzchnia jaj  - Salmonella, Shigella, Campylobacter, Yersinia, Staphylococcus. 



 

Przechowywanie  –  niskie  temperatury,  płyny  konserwujące,  środowisko  z  CO2, 
impregnowanie skorupy, termostabilizacja 

Zanieczyszczenia mikrobiologiczne żywności: 

1.  Człowiek (stale bytująca mikroflora, przejściowo bytująca mikroflora, patogeny) 
2.  Gleba – zarodniki pleśni i drożdży, bakterie przetrwalnikujące (tlenowe – Bacillus, beztlenowe 

– Clostridium) 

3.  Woda – skażenia ze ścieków 
4.  Powietrze – mikrokoki, zarodniki pleśni, niebezpieczne przy silnym napowietrzaniu. 

Żywność nie powinna zawierać drobnoustrojów chorobotwórczych, toksyn mikrobiologicznych. 
Odpowiednia technologia produkcji, przechowywanie, obrót 
 - produkty pasteryzowane o pH>4.5 – przetrwalniki bakterii tlenowych i beztlenowych, ciepłooporne 
ziarniaki 
 - produkty puszkowane po sterylizacji – ciepłooporne przetrwalniki bakterii tlenowych i beztlenowych, 
ciepłooporne, sterylność handlowa 
 - produkty o pH<4,5  - łagodniejsza obróbka termiczna 
 - produkty suszone – coli, zarodniki pleśni i drożdży 
- produkty utrwalone solą lub cukrem – drobnoustroje osmofilne.  
Choroby przekazywane przez żywność: 
 - zakaźne 
 - odzwierzęce 
 - zatrucia pokarmowe 
Choroby zakaźne: 



 

Dur brzuszny – Salmonella typhi 



 

Błonica – Corynebacterium diphtheriae 



 

Płonica – Streptococcus pyogenes 



 

Czerwonka – Shigella sp. 



 

Bruceloza – Brucella sp. 



 

Gruźlica – Mycobacterium tuberculosis 

Choroby odzwierzęce 



 

Listerioza – Listeria sp. 



 

Salmonelloza – Salmonella sp. 



 

Pryszczyca – choroba wirusowa 

Zatrucia pokarmowe to ostre schorzenia występujące po spożyciu pokarmów zawierających określone 
rodzaje  drobnoustrojów  i  ich  toksyny  lub  inne  trujące  produkty  metabolizmu.  Objawy:  biegunka, 
nudności, osłabienie, gorączka, bóle brzucha i głowy. 

 

Wykład 7 

 

Zatrucia pokarmowe: 
Intoksykacje ⟶ produkty metabolizmu mikroorganizmów 
Toksykoinfekcje ⟶ żywe mikroorganizmy 
Intoksykacje 
Są wynikiem działania toksyny wytworzone przez mikroorganizmy w żywności przed jej 
spożyciem, a drobnoustroje praktycznie nie rozwijają się w przewodzie pokarmowym 
człowieka i ich udział nie jest konieczny.  

Mikotoksyny jako wtórne metabolity pochodzenia pleśniowego charakteryzują się ostrym 
działaniem toksycznym o właściwościach mutagennych, teratogennych i estrogennych. 
Przykłady mikotoksyn 
 - aflatoksyny ⟶ Aspergillus( A. fluvus, A. parasitius, A. nomius) ⟶ orzeszki, kukurydza, 
ziarna bawełny, produkty mleczne 
 - patulina ⟶ P. expansum ⟶ sok jabłkowy, przetwory jabłkowe 
 - Ochratoksyna A ⟶ Penicillum verrucosum, Aspergillus ochraceus ⟶ zboże, rośliny 
strączkowe 
 - Fumonisyny ⟶ Fusarium ⟶ kukurydza 
 - Trichothecens ⟶ Fusarium ⟶ kukurydza 
 - Zearelenone ⟶ Fusarium ⟶ kukurydza 
Intoksykacje 



 

Clostridium botulinum 

1.  Laseczka beztlenowa, gram + 
2.  Przetrwalniki (gleba, osady denne) 
3.  Grupy A B C D E F G – aktywność proteolityczna, toksyny odmienne 

ochry genowo 

4.  Pogrubione powyżej są szkodliwe dla człowieka 
5.  Europa – typ B, USA, Argentyna, Chiny – typ A, żywność morska – typ E 
6.  Toksyny botulinowe – jad kiełbasiany – działanie neurotoksyczne 
7.  Śmiertelna dawka dla człowieka – 0.005 – 1 μg 
8.  Konserwy domowe, tzw. wygodna żywność, surowa szynka, wędzone 

kiełbasy, ryby solone i wędzone 

9.  Blokuje ona działanie acetylocholiny 
10. Pierwsze objawy pojawiają się po 12h i objawy są nieswoiste 
11. Składa się z 2 podjednostek: A (właściwa aktywność toksyczna) i B 

(chroni A przed środowiskiem kwaśnym) 



 

Staphylococcus aureus (gronkowiec złocisty) 

1.  Ziarniaki gram + 
2.  Względnie beztlenowe 
3.  Szeroko rozpowszechnione w przyrodzie (ludzie, zwierzęta, powietrze, woda, 

ścieki) 

4.  Rozwój: szeroki zakres temperatur i pH, osmotolerancyjne, halofilne, odporne 

na wysuszenie 

5.  Enterotoksyny (10

5

 – 10

6

 komórek/ gram produktu – ok. 1 μg) 

6.  Przetwory mięsne, mleko, lody, kremy, sałatki 
 
 

Toksykoinfekcje 
Są następstwem spożycia z pokarmem żywych drobnoustrojów 
MID – Minimal Infectious Dose – liczba komórek danego gatunku bakterii, która jest 
konieczna do wywołania objawowego przebiegu choroby. 



 

Salmonella sp. 

1.  Pałeczki serotypów zwierzęcych 
2.  Salmonellozy – ok. 90% wszystkich typów toksykoinfekcji 
3.  Gram - , bytujące w przewodzie pokarmowym zwierząt 
4.  2000 typów serologicznych 

5.  S. enteritidis, S. typhimurium 
6.  MID > 10

5

 komórek/gram 

7.  Małe wymagania wzrostowe – wzrost w temperaturze 5-40 °C, pH 4-8, 

wrażliwe na wysokie stężenia NaCl i kwasowość, nie są ciepłooporne, odporne 
na wysuszenie 



 

Shigella sp. 

1.  Pałeczka gram- 
2.  S. dysenteriae, S. flexneri, S. boydii, S. sonnei 
3.  Czerwonka chorobą “brudnych rąk” 
4.  Enterotoksyna o działaniu neuro- i cytotoksycznym 
5.  MID – 10-100 kom. 
6.  Wzrost: temperatura – 10-40°C, dobra tolerancja niższych temperatur, nie są 

ciepłooporne, wrażliwa na niskie pH, NaCl, promienie słoneczne 

7.  Zanieczyszczenia fekalne żywności 



 

E. coli 

1.  Pałeczka gram- 
2.  4 grupy szczepów chorobotwórczych (podział ze względu na właściwości 

wirulentne, odmienna reakcję ze śluzówką jelita, odmienne reakcje klicznne) 

  EPEC – enteropatogenne 
  EIEC – enteroinwazyjne (typu czerwonkowego) 
  ETEC – enterotoksyczne (przebieg podobny do cholery, biegunka 

podróżnych) 

  EHEC – enterokrwotoczne (np. O157:H7) – krwotoczne zapalenie jelita 

grubego, pęcherza. 

ETEC: 
 - toksyna ciepłostała ST – 5 kDa, wytrzymująca ogrzewanie 100°C przez 30 min, stymuluje 
cyklazę guanylową w komórkach nabłonka jelita 
 - toksyna ciepłochwiejna LT – 80 kDa, ulega inaktywacji po 30 min ogrzewania w 65°C, 
stymuluje cyklazę adenylową w komórkach śluzówki jelita. 
Przyczyna zatruć: brak higieny osobistej pracowników, zanieczyszczenia wody ściekami 
ludzkimi. 



 

Campylobacter sp. 

1.  C. jejani, C. coli 
2.  Występują w przewodzie pokarmowym zwierząt 
3.  Ruchliwe pałeczki gram- 
4.  Mikroaerofile 
5.  Wzrost: temperatura – 37-45°C, wrażliwe na wysuszenie, pasteryzację, niskie 

pH, NaCl, zamrażanie 

6.  MID – 10

4

komórek/g produktu 

7.  Enterotoksyna i cytotoksyna 
8.  Przynależność – surowe produkty pochodzenia zwierzęcego, 

niepasteryzowane mleko, drób, kontakt z zakażonym właścicielem 



 

Listeria monocytogenes 

1.  Beztlenowe lub tlenowe pałeczki gram + 
2.  Rosną w temperaturze 0-45°C, pH 5-9 
3.  Psychotropy 
4.  Odporne na zasolenie, ciepłooporne 

5.  Listeriozy (13 odmian serologicznych) 
6.  Ok. 2500 osób zaraża się rocznie na świecie, średnio umiera 500 
7.  MID 100-1000 żywych bakerii/g produktu 
8.  Szczepy zjadliwe – listeriolizyna 
9.  Drób, mięso, mleko surowe, surowe kiełbasy, sery miękkie, owoce i warzywa. 



 

Clostridium perfingens 

1.  Przetrwalnikująca laseczka beztlenowa gram + 
2.  Rośnie w temperaturze 15-55°C, pH 5-9 
3.  7 grup: A B C D E F G 
4.  A najniebezpieczniejsza dla ludzi 
5.  Endotoksyna białkowa o 35 kDa 
6.  MID – 10

5

-10

7

/gram produktu 

7.  Mięso, drób, warzywa, przyprawy, zioła 



 

Bacillus cereus 

1.  Ruchliwa laseczka tlenowa lub względnie beztlenowa 
2.  Rośnie w temperaturze 5-50°C 
3.  Ciepłooporne przetrwalniki 
4.  Enterotoksyny – lżejszy przebieg 
5.  MID – dorośli – 10

7

, dzieci – 10

5

/g produktu 

6.  Głównie produkty skrobiowe, gotowany ryż 



 

Yersinia enterocolitica 

1.  50 serotypów 
2.  Pałeczki gram- 
3.  Względnie beztlenowe, psychotrofy 
4.  Odporne na wysokie stężenia NaCl 
5.  MID – 10

8

-10

9

 kom/g produktu 

6.  Toksyna ciepło stabilna YEST 
7.  Mięso, mleko, przetwory mleczne, warzywa, ryby, soki, sałatki warzywne 



 

Vibrio parahaemolyticus 

1.  Ruchliwe przecinkowce gram- 
2.  Temperatura w 4-40°C, pH 5-11, halofile 
3.  Wrażliwe na wysuszenie i wysoką temperaturę 
4.  MID – 10

5

 kom/g produktu 

5.  Termostabilna hemolizyna 
6.  Surowe ryby i skorupiaki 



 

Aeromonas hydrophila 

1.  Ruchliwe przecinkowce gram-, względnie beztlenowe 
2.  Rosną w temperaturze 5-42°C i pH 4-10, 4%NaCl 
3.  Wrażliwe na niskie pH i temperaturę pasteryzacji 
4.  Enterotoksyna cytolityczna – kończy się biegunką 
5.  Niedogotowana lub surowa żywność 
6.  Występują w środowisku wodnym 



 

Plesiomonas shigelloides 

1.  ruchliwe pałeczki gram-, względnie beztlenowe 
2.  toksyny ciepłochwiejne lub ciepłostałe 
3.  woda, żywność pochodzenia morskiego 

Teraz te, które są dobre, gdyż występują w naszej mikroflorze, ale są również złe. 



 

Pseudomonas aerubinose 

1.  Pałeczka gram- 
2.  Surowe mleko, surowa kiełbasa 
3.  Zakażenia szpitalne (10

4

 /g produktu) 



 

Enterokoki – paciorkowce kiełkowe 

1.  Rosną w temperaturze 7-45°C, pH do 9.6, 6.5% NaCl 
2.  Cieplooporne, odpornośc na rozmnażanie 
3.  MID – 10

6

-10

7

 /g 

4.  Wędliny, konserwy, mleko zagęszczone, mięso, twarogi, sery 



 

Enterococcus faecalis 

1.  Biogenne aminy (tyramina, histamina, fenyloetanoloamina) 



 

Proteus sp. 

1.  Pałeczki 
2.  P. vulgaris, (pałeczki odmieńca) 
3.  indol, skatol, merkaptany 
4.  proteoliza białek 
5.  przyczyna zatruć – zatrucia mięsne 

pokarmowa intoksykacja azotynowa 
azotany (V) ⟶ azotany (III) 
B. subtilis, P. fluorescnens. E.aerogenes, mikrokoki – wytwarzają reduktazę azotanową 
Zatrucia aminami biogennymi 
 
Okoliczności sprzyjające wzrostowi częstotliwości zatruć pokarmowych 

a.  czynniki biologiczne 

- wirus Nowalk 
- E. coli O157:H7 
- Listeria i Vorsinia – zamrażanie, wysokie stężenia cukru 
- odporność na antybiotyki 

b. czynniki środowiskowe 
 - zmiany produkcji żywności 
 - globalizacja źródeł żywienia 
 - centralizacja produkcji 
 - przesycenie gruntów nawozami 
c. czynniki osobnicze 
 - bioterroryzm 
 - zmiana nawyków żywieniowych 
 

Wykład 8 

 

Mikrobiologiczna kontrola powietrza 
PN-89/Z-04111 

Liczba bakterii 

w 1cm

3

 

Liczba grzybów 

w 1cm

3

 

Liczba promieniowców 

w 1cm

3

 

Stopień 

zanieczyszczenia 

<1000 

10 

3000-5000 

Nie zanieczyszczone 

1000-3000 

10-100 

5000-10000 

Średnio zanieczyszczone 

>3000 

>100 

>10000 

Silnie zanieczyszczone 

 

Metody badań: 



 

Metoda sedymentacyjna Kocha 
A = 

100𝑎

5𝑃𝑇

 

A – ilość drobnoustrojów w 10dm

3

 

a – średnia ilość drobnoustrojów na płytce 
P – powierzchnia płytki [cm

3

] 

T – czas ekspozycji płytki 



 

Wirowanie powietrza wciąganego przez przyrząd 



 

Zderzenie strumienia zassanego przez przyrząd 



 

Metody elektroprecypitacji 



 

Metoda syfonizacyjna 



 

Metody filtracji 

Przemysłowe ważne metabolity pleśni 



 

Kwasy organiczne 



 

Żywność orientalna 



 

Lipidy 



 

Technologia serowarska 



 

Chityna i chitozan 



 

Enzymy 



 

Antybiotyki 

Wyżej wymienione to główne kierunki wykorzystania pleśni 
Antybiotyki produkowane przez pleśnie 
80% znanych antybiotyków produkują promieniowce 
20% przypada na pleśnie, bakterie Bacillus, Pseudomonas, Citrobacter 
Największe znaczenie w przemysłowej produkcji antybiotyków spośród pleśni mają: 



 

Penicillium notatum 



 

Penicillium chrysogenum 



 

Penicillium griseofulvum 



 

Penicillium janczewski 



 

Penicillium patulum 



 

Fusarium sp. (fusafungina) 



 

Trichoderma  polysporum (cyklosporyna A) 



 

Cephalosporium acremonium (cefalosoporyny) 

Enzymy produkowane przez pleśnie 



 

Przemysł spożywczy, tekstylny, skórzany, papierniczy, chemia gospodarcza 



 

Producenci – Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus, Trichoderma 



 

Hydrolazy – enzymy amylolityczne, celulityczne, pektynolityczne, proteolityczne, lipolityczne 



 

eksydoreduktazy – eksydaza glukozowa, katalaza 



 

metoda hodowli względnej lub metoda powierzchniowa 



 

surowce do produkcji – melasa, wysłodki, skrobia, mąka kukurydziana 



 

problemy inżynieryjne 

amylazy 
alfa-amylaza 



 

Aspergillus oryzae 



 

A. avamori 



 

A. niger 



 

Rhizopus oryzae 

Glukoamylaza 



 

Aspergillus avamori 



 

A. niger 



 

Rhizopus nireus 

Obie grupy stosowane są w : 
 - syropy HFCS 
 - wypiek chleba 
 - gorzelnictwo, browarnictwo 
Pektynazy 



 

A. niger, R. sp. 



 

Produkt pozyskiwany przy okazji produkcji kwasu cytrynowego (pektynogalaktouranoza) 



 

Przemysł owocowo-warzywny 

Celulazy 



 

Technologie wydobywania soku lub innych składników komórki, wzbogacania pasz, 
detergenty 



 

A. niger, A. nidulans 



 

Trichoderma viride, Stachybotrys chartarum -  badanie skuteczności środków impregnujących 

Proteinazy  



 

Penicillum roquefortil, Mucor sp., A. oryzae 



 

Technologie serowarskie – preparaty Mucor w zastępstwie podpuszczki, produkcja serów 
dojrzewających 



 

Technologie mięsne – tenderyzacja tkanki mięsnej, kiełbasy z porostem pleśniowym 
(Penicillium nalglovensis) 



 

Enzymatyczna modyfikacja białek z surowców nietradycyjnych 



 

Detergenty 

Lipazy 



 

A. niger, Rhizopus sp., Mucor sp. 



 

Procesy dojrzewania serów 



 

Substytuty masła kakaowego 



 

Preparaty piorące 

Oksydaza glukozowa 



 

Grzybnia – Penicillium sp, A. niger 



 

Technologia żywności, winiarstwo, lecznictwo, analityka 

Katalaza 



 

Grzybnia Aspergillus niger 



 

Rozkład nadtlenku wodoru 

Kwasy organiczne produkowane przez pleśnie 



 

A. niger 



 

A. wentil 



 

Candida sp. 



 

Yarrowia lipolytica (n-parafiny) 



 

1.6 mld tom/rok (2007) 



 

LFS, SnF, SSF 

 
Aspergillus niger – ulepszenie 

  Ocena własności kwaszących 
  Metagenizacja UV, związki chemiczne, selekcja ze względu na zastosowania 
  Rekombinacja genetyczna 

Aspergillus niger – przechowywanie 

  Liofilizacja, przechowywanie konidiów z jałowym piaskiem, węglem aktywnym, cytrynianem 

wapnia 

Aspergillus niger – inoculum 

  Konidia szczepu produkcyjnego 
  Pożywki sporulacyjne (niski poziom N i C, pośredniki cyklu Krebsa) 

Proces względny – ziemniaczano-glukozowo-agarowe pH 6-7 
Proces powierzchniowy – brzeczka słodowa, melasa.  
Biochemiczne uwarunkowania nadprodukcji kwasu cytrynowego u A. niger 
Korzystne warunki procesu 
 - wysokie stężenie cukru 
 - niedobór jonów metali Mn

2+

, Zn

2+

, Fe

2+

, 

 - ograniczona ilość związków azotu i fosforu  
 - niskie pH 
 - dobre natlenienie środowiska 
Fosfofruktokinaza 
 - wrażliwa na aktywność cytrynianów 
 - niedobór jonów Mn

2+

 w podłożu – zakłócone przemiany białkowe (nadmiar jonów NH

4

+

) 

 - ATP – inhibitor 
Alternatywna droga oddechowa 

  Jałowa energetycznie – nie blokuje glikolizy 
  Rośliny, Neurospora crasa, Candida, Rhodotorula 
  Osłabienie oddychania z udziałem oksydazy cytochromowej – indukcja oksydazy 

alternatywnej układu enzymatycznego katalizującego przeniesieni elektronów na tlen 

Indukcję oksydazy alternatywnej może wywołać 

  Nagromadzenie NADH 
  Zmniejszenie zapotrzebowania na tlen 
  Niedobór ADP w mitochondriach 
  Niedobór jonów (Ca

2+

 niezbędnych do funkcjonowania oksydazy cytochromowej) 

Cytoplazmatyczny NADH z glikolizy jest utleniany z udziałem oksydazy alternatywnej, szlakiem, w 
którym energia wydziela się w postaci ciepła. 
Oksydaza cytochromowa – wysokie powinowactwo do tlenu 
Oksydaza alternatywna – niskie powinowactwo do tlenu 
Inne mechanizmy regulacji syntezy kwasu cytrynowego 

  Hydrataza akonitanowa – hamowanie deficytu jonów Mn

2+ 

oraz Fe

2+

 

  Mitochondrialna dehydrogenaza izocytrynianowa – hamowanie cytrynianem 
  Dehydrogenaza 2-ketoglutaranowa – hamowana wysokim stężeniem cukru i jonami NH

4

+

 

Produkcja kwasu cytrynowego 
2 metody: metoda powierzchniowa i metoda wgłębna 
2 fazy: trofofaza (intensywny rozwój grzybni 72h) 
             Ido faza (produkcja kwasu cytrynowego) 
W metodzie 1 – grzybnia powierzchniowa i system jednostopniowy 
W metodzie 2 – rozwój w całej objętości i system dwustopniowy 
Zanieczyszczenia: 
Bacillus, Pseudomonas, E. coli, E. areogenes, Lectobacillus, Leuconostoc, P. purpurogenum, P. rubrum 
Kwas itakonowy 

- 

Metabolit pleśni Aspergillus glaucus, A. terreus 

- 

Nowy gatunek Aspergillus itaconicus 

- 

Japonia – naturalna mikroflora solonych śliwek 

Kwas cis-akonitowy – (dekarboksylaza akonitowa) kwas cytakonowy – (+H2O) kwas cytrajabłkowy – (-
H2O) kwas itakonowy 
Kwas winowy – Aspergillus niger, A. grintonus 
Kwas glukonowy – A. niger 
Kwas mlekowy – Rhizopus oryzae 
Kwas galunowy – Aspergillus niger, enzym – tanina 
 
 

 

Wykład 10 
 
Bakterie kwasu octowego 



 

Gram – pałeczki o wymiarach 0.5-0.9 * 1-4μm 



 

Występują pojedynczo, parami lub w krótkich łańcuszkach 



 

Pożywki płynne – wzrost powierzchniowy w postaci błonki 



 

Pożywki stałe – bezbarwne kolonie przypominające krople wody 



 

Mogą wytwarzać pigment 

Bakterie octowe 



 

Złożone, bogate pożywki hodowlane 



 

Źródło węgla – etanol, glicerol, DL-mleczan sodu, monosacharydy 



 

Źródło azotu – fosforan lub siarczan amonu 



 

Dodatkowo potas, magnez 



 

Niewielkie ilości – Fe, Ca, S, Cu, Mn, Mo 



 

Kwas pantotenowy, p-aminobenzoesowy, niacyna, tiamina 

Jako chemoorganotrofy przekształcają: 
 - alkohole I rzędowe do kwasów 
 - alkohole II rzędowe do ketonów 
 - cukry do aldoz lub ketoz 
Wspólną cechą bakterii octowych jest wytwarzanie kwasu octowego na drodze niecałkowitego 
utleniania alkoholu etylowego. 
 - nie redukują azotanów, lakmusu 
 - nie tworzą indolu i siarkowodoru 
 - nie rozpuszczają żelatyny 
 - synteza celulozy 
 - nie mają właściwości patogennych w stosunku do ludzi i zwierząt 
Kiedyś – rodzina Pseudomonaceae 
Teraz – rodzina Acetobacteraeae 
Rodzaj – Acetobacter – 15 gatunków 
Rodzaj – Glukonobacter – 4 gatunki 
Rodzaj – Gluonoacetobacter – 10 gatunków 
Rodzaj Acetobacter 



 

Pałeczki z urzęsieniem peritrichalnym 



 

Temperatura optymalna 30℃ pH 4-6 



 

Tworzą formy inwolucyjne 



 

Wzrost w pożywkach z etanolem i sacharydami 
- sucha pomarszczona błonka A. pasterurianus 
- gruba, gładka z tendencją do wspinania się po ściankach – A. aceti, A. hansenii 
 - cienki śluzowaty nalot – A. liquefaciens 
- śluzowaty kożuszek – A. xylinum 

Komplet enzymów cyklu Krebsa – utlenianie kwasu octowego/mlekowego do CO2 + H2O – 
nadoksydacja 
Peroksydanty – prowadzą proces utleniania kwasu octowego ( Acetobacter pasteurianus) 
Mezoksydanty – formy pośrednie ( Acetobacter aceti, Acetobacter xylinum) 
Rodzaj Gluconobacter 



 

Pałeczki ostro zakończone (w formie cygara) 



 

Występują pojedynczo lub parami 



 

Ruchliwe (urzęsione, polarne) lub nie 



 

Preferują środowisko kwaśne 



 

Brak dehydrogenazy bursztynianowej w cyklu Krebsa (suboksydanty) 



 

Rosną w postaci regularnych okrągłych kolonii o zabarwieniu mlecznym 

Rodzaj Gluconoacetobacter 



 

Komórki o kształcie cylindrycznym 



 

Występują pojedynczo, tworzą dwoinki lub krótkie łańcuszki 



 

Zdolność ruchu zależna od wielu hodowli 



 

Temperatura optymalna 30℃ 



 

W pożywce – sacharydy, glicerol, octany, etanol, aminokwasy 



 

Zróżnicowane fenotypowo 

Metabolizm 



 

Biosynteza kwasu octowego – etanol, proste alkohole (n-propanol, n-butanol) sacharydy i ich 
pochodne 



 

Wszystkie bakterie octowe metabolizują heksozy przez cykl pentozowy lub glukoneogenezie 



 

Brak fosfofruktokinazy – brak glikolizy 



 

Acetobacter i Gluconoacetobacter  - enzymy cyklu Krebsa 

Enzymy biorące udział w przemianie etanolu do kwasu octowego: 
 - dehydrogenaza alkoholowa 
 - dehydrogenaza aldehydowa sprzężona z NADP+ 
 - oksydaza cytochromowa 
 - dehydrogenaza aldehydowa 
Produkcja: 
 - metoda powierzchniowa, ociekowa, wgłębna 
 - szkodniki występujące w procesie octowania: 



 

Gluconoacetobacter xylinus – rozkład kwasu octowego, śluz 



 

Nicienie – węgorki octowe (Anguillula aceb) 



 

Drosophila acebi 



 

Candida mycoderma 

Bakterie octowe jako zanieczyszczenia w przemyśle owocowo – warzywnym 
 - mikroflora psujących się owoców, warzyw, wina, piwa 
 - produkty fermentowane w niskim stężeniu alkoholu – przechowywanie bez dostępu powietrza 
 - wstępne zanieczyszczenie – pasteryzacja 
Inne procesy biotransformacji 
 - produkcja glukonianu 



 

Tlenowa dysmutacja glukozy – utlenianie glukozy zachodzi bez udziału fosforylacji, ale zależy 
od NADP 



 

Oksydaza glukozowa – Gluconobacter oxydans ssp.uboxydans 

 - produkcja kwasu askorbinowego 



 

Proces wieloetapowy: transformacja chemiczna + biotransformacja 

 - produkcja wysokokrystalicznej celulozy 



 

Acetobacter xylinum lub Acetobacter aceti 



 

Enzymy znajdują się w li polisacharydowej części ściany komórkowej 



 

Mikrobiologiczna celuloza – cellulan 

Bakterie fermentacji mlekowej 



 

Niejednorodna diagnostycznie grupa 



 

Cecha wspólna – beztlenowa fermentacja mlekowa 



 

Gram + ziarniaki: Streptococcus, Lactococcus, Leucorostoc, Oenococcus, Pediococcus 



 

Gram + pałeczki nieprzetrwalnikujące – Lactobacillus, Bifidobacterium 



 

Zależnie od gatunku 0.6-3% kwasu mlekowego 



 

Inne różnice – tolerancja na niskie pH środowiska, optymalne temperatury  wzrostu, sposób 
metabolizowania cukrów, środowisko bytowania. 

Lotne metabolity fermentacji mlekowej: di acetyl, etanol, aldehyd octowy 
przemysłowe wykorzystanie bakterii fermentacji mlekowej 



 

Źródłem bakterii fermentacji mlekowej w żywności fermentowanej może być rodzima 
mikroflora surowca – fermentacja spontaniczna sterowana tylko warunkami chemicznymi i 
fizycznymi środowiska 



 

W przemyśle najczęściej stosowane są tzw. szczepionki (startery) o odpowiednim składzie – 
fermentacja indukowana 

Zadanie bakterii fermentacji mlekowej w żywności fermentowanej: 



 

Nadanie produktowi cech organoleptycznych 



 

Zwiększenie wartości odżywczej 



 

Zwiększenie przyswajalności składników odżywczych 



 

Stabilizacja biologiczna produktów 

Przemysł mleczarski 
Mleko – pasteryzacja – starter – produkt 
Funkcja szczepionek: 



 

Wytworzenie kwasu mlekowego i innych metabolitów 



 

Koagulacja białek mleka 



 

Przyspieszenie syntezy skrzepu podczas tworzenia serów 



 

Stworzenie gazu (oczkowanie sera) 



 

Przemiany proteolityczne (dojrzewanie serów) 



 

Hamowanie rozwoju mikroorganizmów niepożądanych 



 

Obniżenie zawartości laktozy. 
 

Wykład 11 

Fermentowane surowce roślinne 
Kiszona kapusta 



 

Oczyszczenie dojrzałych główek kapusty 



 

Wycięcie rdzenia i rozdrobnienie 



 

Solenie 



 

Bakterie coli, heterofermentatywne Leuconostoc messenteroides – fermentacja burzliwa 



 

Zmiana warunków 



 

Heterofermentatywne Lactobacillus brevis, homofermentatywne Lactobacillus plantarum, 
Pediococcus 



 

Temperatura optymalna 18 ℃ 



 

Stężenie soli 2% 



 

Czas kiszenia – około 2 tygodni 



 

pH 3-4 



 

dla kapusty kiszonej najgorsza jest pleśń Geotrichum candidum 

Kiszone ogóraski 



 

początkowo rozwijają się różne mikroorganizmy – drożdże i bakterie 



 

używa się szczepionek ukierunkowujących fermentację 



 

bakterie fermentacji mlekowej 



 

ostatni etap – Lacobacillus plantarum, L. brevis, Pediococcus (zmieniają one warunki, są to 
bakterie homofermentatywne, pojawiają się wtedy kwasy organiczne) 



 

20 – 26℃ 



 

Solanka 8-10% 



 

Nie ma dominującej roli L. messenteroides  (bo są bardzo wrażliwe na zasolenie) 



 

Są trwałe długi czas, gdy są przechowywane w ciemności i w warunkach beztlenowych 

Kiszonki paszowe 



 

Liście buraków cukrowych, kukurydzy, ziemniaki, trawy 



 

W procesie uczestniczy wiele mikroorganizmów 



 

Właściwy przebieg fermentacji – odpowiedni stosunek węgla do azotu 



 

Surowce roślinne muszą być zalewane dodatkowymi składnikami 



 

Następstwo gatunkowe mikroorganizmów – drobnoustroje zanieczyszczające rośliny ( coli, 
Bacillus, bakterie gnilne), homofermentatywne bakterie L. plantarum, L. curvatus lub 
heterofermentatywne pałeczki L. brevis, l. buchneri, bakterie propionowe, drożdże 



 

Jedynymi bezpośrednimi organizmami oprócz bakterii fermentacji mlekowej ś bakterie 
propionowe i drożdże 



 

Bakterie propionowe – ich rozwój jest korzystny dla paszy, kwas propionowy chroni przed 
bakteriami gnilnymi, wytwarzają witaminę B12 

Fermentacja pieczywa 
Szczepionki piekarskie: L. plantarum, L. brevis, L. fermentum, L. leichmani, L.sanfraciscensis (bardzo 
duże powinowactwo do maltozy) 
Fermentacja mięsa 
Szczepionki: Pediococcus acidilactici, P. pentosaceus, L. plantarum, L. sakei, mikrokoki 
Stosuje się szczepionki mrożone lub liofilizowane. 
Kwas mlekowy 



 

Przemysłowa produkcja kwasu mlekowego metodą biologiczną – 1881-1883 USA, 1895 
Europa 



 

Rodzaj substratu do produkcji jest zależny od rodzaju stosowanego mikroorganizmu 



 

Akwawit Leszno – roztwór sacharozy z dodatkiem kiełków lub ekstraktu drożdżowego, L. 
delbrueckii 



 

Kwas mlekowy występuje w 3 formach: L, D i mieszaniny racemicznej 

 
Dekstran 
Leuconostoc messenteroides – dekstranosacharoza 
Jest używany głównie do chromatografii. 
Bakteriocyny 



 

Związki białkowe syntezowane rybosomalnie jako prebakteriocyny 



 

Aktywność po wydzieleniu z komórki 



 

Wąskie spektrum aktywności 



 

4 grupy 



 

Najlepiej znana – nizyna (Lactobacillus lactis) 

cecha 

charakterystyka 

Struktura chemiczna 

Peptydy, w niektórych występują nietypowe 

aminokwasy 

Synteza  

I-rzędowe lub II-rzędowe metabolity 

syntezowane rybosomalnie 

Kodowanie  

Plazmidowo lub genomowo 

Sposób działania 

Destabilizacja osłon komórkowych bakterii 

Specyficzność  

Anty Gram + 

Stabilność  

Odporne na temperaturę, aktywne w szerokim 

spektrum pH, stabilne podczas przechowywania 

Enzymy proteolityczne 

Wrażliwe, trawione w przewodzie pokarmowym 

Toksyczność  

Nietoksyczne dla ludzi i zwierząt 

Bakteriocyny – przemysł spożywczy, biosynteza rybosomalna, wąskie spektrum działania, odporność 
na komórki producenta 
Antybiotyki – przemysł leczniczy, biosynteza za pomocą wtórnych metabolitów, szerokie spektrum 
działania, brak odporności na komórki gospodarza. 
Probiotyki 

Są to preparaty lub produkty żywnościowe zawierające pojedyncze lub mieszane kultury żywych 
mikroorganizmów, które podane człowiekowi lub zwierzętom w odpowiedniej ilości, wywierają 
korzystny wpływ na ich zdrowie. 
Określenie probiotyk jest zastrzeżone dla produktów lub preparatów, które spełniają następujące 
warunki: 



 

Zawierają żywe komórki mikroorganizmów 



 

Poprawiają stan zdrowia człowieka i zwierząt 



 

Korzystny efekt w jamie ustnej (dodatki do żywności lub preparaty farmaceutyczne), 
przewodzie pokarmowym, w górnych drogach oddechowych (aerozole) lub w przewodzie 
moczowo-płciowym (preparaty miejscowe) 

Bakterie fermentacji mlekowej wydzielają substancje antywirusowe, antybakteryjne i antygrzybiczne. 
Stwarzają one również środowisko kwaśne, które nie jest tolerowane dla mikroorganizmów. 
Fizyczne bariera, która zabezpiecza układ pokarmowy. 
Komercyjnie wykorzystywane szczepy bakterii: 

  Lactobacillus acidophilus 
  L. casei 
  L. lactis 
  L. fermentum 
  L. rhamnosus 
  L. sulivarius 
  L. gassari 
  L. johnsonii 
  L. paracasei 
  L. plantarum 
  Bifidobacterium bifidum 
  B. breve 
  B. lactis 
  B. longum 
  Streptococcus thermophilus 

 

DROŻDŻE 
Metabolizm: 
 - szlaki kataboliczne 
 - szlaki anaboliczne 
 - szlaki amfiboliczne – zarówno katabolizm, jak i anabolizm, dostarczają prekursorów do syntezy 
biomasy (glikoliza) 
 - amplerotyczne – uzupełniające, uzupełniają komórce to, czego jej brakuje (cykl glioksalowy) 
Saccharomyces sp.: 

a.  Metabolizm tlenowy (budowanie biomasy) 
b.  Metabolizm beztlenowy (fermentacja alkoholowa) 

Drożdże – chemoorganoautotrofy – organizmy wykorzystujące różne związki organiczne 
Glukoza: 

a.  Pirogronian (powstaje w trakcie EMP – glikoliza) 

  Szlak tlenowy – powstaje CO2 i H2O 
  Szlak beztlenowy – powstaje etanol 

b.  Fruktozo-6-P i aldehyd 3-fosfoglicerynowy (powstaje w trakcie HMP – cykl pentozo 

fosforanowy) 
I pentozofosforany – syntezy komórkowe 

Beztlenowy metabolizm sacharydów 
Fermentacja alkoholowa – przekształcenie cukru do etanolu i CO2. 
Jest procesem amfibolicznym, związki pośrednie mogą być wykorzystywane do syntez komórkowych 
Większość drożdży asymiluje glukozę, galaktozę lub mannozę 

Podstawowym szlakiem jest glikoliza. 
Z 1 mola glukozy powstają 2 mole pirogronianu (przekształcany jest w aldehyd octowy dzięki 
dekarboksylazie pirogronianowej, w której ko faktorem jest pirofosforan tiaminy, aldehyd jest 
przekształcany w etanol dzięki dehydrogenazie alkoholowej) i 2 cząsteczki ATP. 
Reakcje glikolizy to reakcje amfiboliczne, bo np. triozofosforany mogą być wykorzystywane do 
syntezy bakteryjnych lipidów, pirogronian do syntezy aminokwasów. 
Jeżeli niskie stężenie O2: 
 -  w warunkach fermentacji poziom enzymów cyklu TCA jest niski (brak dehydrogenazy 2-
oksyglutaranu) 
 - brak pentoz potrzebnych np.: w syntezie kofaktorów, kwasów nukleinowych 
 - pentozy=> cykl HMP ale poziom dehydrogenazy glukozo-6-P zbyt niski 
 - pentozy – transketolaza (substraty: fruktozo-6-P i aldehyd 3-PG) 
95% glukozy przez drożdże jest przetwarzana do alkoholu 
Gdy brak jest N2 w pożywce, część glukozy wchodzi do przemiany, reszta jest zmagazynowana w 
postaci glikogenu 
Tlenowy metabolizm sacharydów 
Gdy drożdże dostaną tlen cieszą się jak głupie i 10 razy zwiększają swoją biomasę. 
Glukoza – pirogronian – acetylo-CoA, który jest całkowicie wykorzystywany w cyklu Krebsa. 
Jeżeli braknie cukrów, cykl zostanie zahamowany na etapie izocytrynianu i włącza się cykl 
glioksalowy. Tworzy się acetylo-CoA, który przyłącza się do pirogronianu. W końcowym etapie 
włączony zostaje łańcuch oddechowy. 
W łańcuchu oddechowym drożdży występują 3 biologicznie czynne systemy transportu elektronów: 
 - pirymidynowy 
 - flawoproteinowy 
 - cytochromów 
W wyniku utlenienia cząsteczki glukozy powstaje 38 cząsteczek ATP 
W wyniku fermentacji cząsteczki glukozy powstają 2 cząsteczki ATP 
Drożdże niefermentujące – tylko mechanizm tlenowy 
Na podstawie aktywności oddechowej drożdże mogą być podzielone na 3 grupy: 

a.  Wykazujące metabolizm tlenowy – drożdże niefermentujące 
b.  Prowadzące procesy tlenowe i beztlenowe w proporcjach równowagowych – drożdże 

browarnicze górnej fermentacji, drożdże piekarskie, patogenne 

c.  Wykazujące głównie metabolizm beztlenowy – drożdże winiarskie, gorzelnicze, browarnicze 

dolnej fermentacji 

Efekt Pasteura to efekt hamowania glikolizy przy wysokich stężeniach tlenu. 
Fosfofruktokinaza jest hamowana przez wysokie stężenie ATP i cytrynianu i protonów 
Dotyczy wszystkich drożdży S. cerevisiae za wyjątkiem drożdży piekarniczych  
Efekt Pasteura 
 - hamowanie fosfofruktokinazy 
 - regulacja liazy cytrynianowej i dehydrogenazy jabłczanowej 
  - hamowanie transportu aktywnego glukozy przez membrany 
Hamowanie oddychania na zasadzie katabolicznej represji glukozowej nosi nazwę negatywnego 
efektu Pasteura i efektu Crabtree. 
Drożdże Crabrtree dodatnie – to takie, które fermentują w warunkach tlenowych. 
Istota negatywnego efektu Pasteura polega na hamowaniu biosyntezy enzymów oddechowych, 
natomiast mianem efektu Crabtree określa się hamowanie aktywności enzymów proteolitycznych. 
Drożdże winiarskie 



 

Krótki okres adaptacji do środowiska moszczu i szybkie zdefermentowanie 



 

Intensywna fermentacja o prawidłowym przebiegu 



 

Produkcja etanolu do wymaganego poziomu 



 

Wytwarzanie produktów ubocznych 



 

Mała wrażliwość na niskie pH środowiska i wysokie stężenie kwasów organicznych 



 

Zdolność do flokulacji i szybkiego osadzania po zakończeniu fermentacji 



 

Czechy, Włochy, Węgry – S. bayanus 



 

Francja, Niemcy – S. cerevisiae 



 

Odporność na wyższe stężenia etanolu 



 

Odporność na obecność związków siarki – drożdże sulfitowe 



 

Zdolność metabolizowania kwasu jabłkowego – głównego składnika kwasowości wina 



 

Możliwość prowadzenia fermentacji w obecności wysokich stężeń cukru – te, które 
wytwarzają miody pitne (osmofilne) 



 

Tolerancja na wysokie stężenia garbników 



 

Tolerancja na wysokie stężenia CO2 

Drożdże winiarskie to drożdże mezofile, temp optymalna 28-32℃ 
 Drożdże priofilne – zdolne do przeprowadzania fermentacji w 4℃, która jest wolniejsza, produkt jest 
wysycony CO2, wyższe stężenia etanolu i mniejsza ilość związków lotnych 
Zanieczyszczenia mikrobiologiczne 

  Brak fermentacji mlekowej – Leuconostoc sp. – śluz (wina słodkie o niskiej kwasowości) 
  Brak fermentacji jabłczanowo-mleczanowej – L. plantarum, Oenococcus oenas – rozkład 

kwasu jabłkowego do kwasu mlekowego i CO2 

  Brak fermentacji mannitowo-mleczanowej – L. fructovirans, L. fermentum – fermentacja 

cukrów z wytworzeniem kwasu mlekowego, octowego i mannitu 

  Bakterie octowe – Acetobacter – zaoctowanie wina 
  Drożdże: 

- Schiyosaccharomyces pombe – rozkład kwasu jabłkowego do etanolu i CO2 
 - Candida, Pichia – utlenianie etanolu do kwasu octowego i estru etylooctowego 
 - Pichia, Kloeckera – przemiany siarki 

  Pleśnie – Aspergillus sp., Penicillium sp., Botrytis sp. (mikotoksyny + śluz) 

 

Wykład 12 

Drożdże browarnicze 
Ich charakterystyka 
- drożdże fermentacji górnej Saccharomyces cerevisiae 
 - drożdże fermentacji dolnej – Saccharomyces pastorianus (Polska 
 - Anglia – Brettanomyces sp. 
 - Bawaria – Saccharomycodes – powstaje piwo bezalkoholowe 

Cecha / rodzaj fermentacji 

dolna 

Górna 

Wielkość 

7-9

μm 

7-9

μm 

Tworzenie skupień 

Nie, tylko komórki 

pączkujące 

Tak 

Fermentacja rafinująca 

100% 

33.33% 

Sporulacja 

72h 

48h 

Tlenowy metabolizm 

mniejszy 

Większy 

Optymalna temperatura 

wzrostu 

28

℃ 

25

℃ 

Optymalne warunki 

działania katalazy 

0

℃ 

10

℃ 

Fermentacja główna 

5-10

℃, kłaczkujące, osady 

pyliste, 7 dni 

15-25

℃, pyliste, brak 

przemywania drożdży, 

nieograniczona liczba szarży 

dofermentowanie 

W zbiorniku 0

℃, 46 tyg. 

W butelkach 8-20

℃, 2-3 tyg. 

Kłaczujące – oznacza, że mają zdolność do flokulacji 

 - duża szybkość wzrostu i wydajność biomasy komórek 
 - szybka fermentacja cukrów brzeczki 
 - wysoka czystość mikrobiologiczna populacji i żywotność komórek 
 - stabilność cech mikrobiologicznych i fizjologicznych 
 -  uzdolnienia  flokulacyjne  –  podczas  klarowania  powinny  opadać  szybciej,  podczas 
przetwarzania powinny opadać wolniej 
 - powinny wytrzymywać od 12-16 szarż 
 - wytwarzanie produktów ubocznych 
 - zdolność do propagacji 
Zanieczyszczenia mikrobiologiczne – głównie w inokulum 



  Bakterie gramdodatnie 

 -  Bacillus  coagulans,  B.  stearothermophilus  –  nitrozoamina  (jest  tworzona  w  obecności 
azotanów)  –  termofilne,  słodkie  brzeczki,  temperatury  50-55℃  przez  2h,  wytwarzają  kwas 
mlekowy 
 - Lactobacillus brevis – właściwości amylolityczne pozakomórkowe, polisacharydy, diacetyl 
(najbardziej niebezpieczne podczas leżakowania piwa) 
 - Pediocococcus  acidilactici,  P. damnosus, P. dextrinius.    –  adaptacja,  maślany smak, są to 
ziarniaki 
 - Leuconostoc mesenteroides – śluzowate zmętnienie 
 - mikrokoki – wtórne zanieczyszczenie (z winy człowieka) 



  Bakterie gramujemne  

 - Acetobacter, Gluconobacter – kwas octowy (odporne na bakteriostatyczne składniki chmielu, 
zakwaszanie) 
 - enterobakterie  ( Obesumbacterium proteus)  –  opóźnienie procesu  fermentacji, n-propanol, 
izobutanol, diacetyl, związki siarki (zapach selerowy) 
 - Pantotea agglomerans – diacetyl, wyższe alkohole, związki siarki 
 - Citrobacter freundii – przyspieszenie fermentacji, tylko podczas fermentacji występuje, ginie 
przy wyższych stężeniach etanolu 
 - Klebsiella – fenolowy posmak piwa. 



 

Drożdże 

Torulopsis sp., Hansenula sp., Pichia sp., Candida sp. 



 

Pleśnie 

Alternaria  sp.,  Aureobacterium  sp.,  Cladosporium  sp.,  Fusarium  sp.,  Aspergillus  sp., 
Penicillum sp. 
Drożdże gorzelnicze 

-  Saccharomyces cerevisiae (Polska) 
-  Drożdże fermentujące Kluyveromyces, Candida 
-  Wysoka aktywność fermentująca 
-  Zdolność adaptacji do silnie zakwaszonego środowiska 
-  Wysoka stabilność cech mikrobiologicznych i fizjologicznych 
-  Odporność na temperatury > 30

℃ 

-  Odporność na stężenie EtOH > 12% v/v 
-  Zdolność  do  fermentacji  brzeczek  o  podwyższonej  zawartości  cukrów  (osmofilne, 

osmotolerancyjne) 

Zanieczyszczenia mikrobiologiczne 
Pichia, Candida, Torula 
Drożdże piekarnicze 
 - drożdże fermentacji górnej – Saccharomyces cerevisiae 
 - wysoka właściwa szybkość wzrostu 
 - wysoka aktywność glikolityczna ( w szlaku EMP) 

 - zdolność adaptacji do szybko zmieniających się substancji w pożywce 
 - wysoka aktywność inwertazy, alfa-glukozydazy, beta-fruktofuranozydazy 
 - egzystencja w warunkach tlenowych i beztlenowych 
Zanieczyszczenia mikrobiologiczne 
Pichia,  Candida,  Torula,  Bacillus,  bakterie  fermentacji  mlekowej,  Proteus,  Pseudomonas, 
Geotrichum, Aspergillus, Penicillum, Mucor. 
 
Bacillus sp. 
 - tlenowy sporulujący (Clostridum – sporulujący, beztlenowy) 
 -  laseczki  gram  +  lub  gramzmienne  (  w  zależności  od  warunków  środowiska,  zanik  cech 
barwienia w stałych hodowlach) 
 - organizmy tlenowe lub względnie beztlenowe 
 - urzęsione lub nie 
 - pigmenty (B. cereus – różowy, B. subtilis – żółty, różowy, brązowy) 
 Ze względu na rozmieszczenie endospor w komórce dzieli się je na: 



  Laseczki  wytwarzające  przetrwalniki  o  średnicy  mniejszej  od  szerokości  komórki 

macierzystej  –  o  kształcie  owalnym  lub  cylindrycznym,  (B.  anthracis,  B.  cereus,  B. 
subtilis) 



 

Laseczki  wytwarzające  przetrwalniki  o  średnicy  większej  od  szerokości  komórki 
macierzystej – o kształcie owalnym lub kulistym (B. circulans, B. varis) 



 

Laseczki  wytwarzające  przetrwalniki  kuliste  większe  od  komórki  macierzystej 
położone terminalnie (B. sphaerius) 

Zewnętrzna śluzowata otoczka: 
B. subtilis, B. megaterium, B. licheniformis – kwas poli-D- i poli-L-glutaminowy 
B. anthracis – kwas Poli-D-glutaminowy 
B. circulans, B. mycoides, B. purmilus – dekstran lub lewan (polimer fruktozy) 
 
 
Mezofile – B. subtilis, B. licheniformis 
Termofile – B. sporothermodurans 
Psychrofile – B. psychrodurans 
Laseczki  termotolerancyjne  –  ogromne  przystosowanie  do  środowiska,  bez  zmian 
metabolicznych (mezofile), są w stanie egzystować w warunkach 60-65 stopni bez żadnych 
zmian, uzdolnień metabolicznych 
Alkalifile – B. firmus 
Neutrofile – B. coagulans 
Acydofile – B. acidicola (2005) 
Halofile – B. halophilus 
W większości to saprofity bytujące w glebie. 
Patogeny – B. anthracis, B. cereus 
Metabolizm 
Heterogenne chemooragnoautotrofy. 
Dobrze rosną na pożywkach bulionowych – kożuch lub zmętnienie 
Metabolizm tlenowy i fermentujący. 
 - B. licheniformis – oddychanie azotanowe (akceptor elektronów NO

3

-

) 

 - B. polymyxa, B. azotofixans – wiązanie azotu atmosferycznego 
 - warunki beztlenowe – różne produkty końcowe: 



  B.  cereus,  B.  subtilis  –  w  wyniku  fermentacji  monosacharydów  powstaje  2,3-

butanodiol, glicerol, CO2, mleczan, EtOH. 



  B. polymyxa – rozkład polisacharydów (mono też), powstaje 2,3-butanodiol, CO2, H2, 

EtOH 



  B. macerans – EtOH, aceton, octan, mrówczan, CO2, H2 



  B. coagulans – homofermentacja mlekowa (izomeraza glukozofosforanowa) 



  B. pasturii – rozkład mocznika 

 - w warunkach beztlenowych rozkład heksoz – EMP 
 - enzym TCA – represja kataboliczna 
 - w komórce wegetatywnej funkcjonuje cykl glioksalowy zamiast TCA – warunki tlenowe 
 -  końcowa  faza  wzrostu  wykładniczego  –  przygotowanie  do  wytwarzania  endospor, 
odblokowanie enzymów cyklu TCA (duży poziom ATP, NADH) 
 -  prespory  –  brak  enzymów  Cyklu  Krebsa,  obecne  związki  wysokoenergetyczne,  kwas 
dipikolinowy, Ca2+ 
 -  formy  prztrwalne  –  peptydoglikan  o  unikalnej  strukturze  (laktam  kwasu  muraminowego, 
krótki peptyd alfa-alanylowy oraz tetra peptyd L-Ala-D-Glu-kwas mezo-dipimelinowy-D-Ala) 
Występowanie 



  Gleby ubogie – B. cereus, B. licheniformis, B. subtilis, B. pumilis 



  Gleby bogate – B. psychrosaccharolyticus, B. corrensis 



  Woda – B. aedinus, B. pallidus (gejzery), B. firmus (wody alkaliczne) B. licheniformis, 

B. subtilis (przybrzeżne wody morskie i ujścia rzek), B. cereus (woda o dużej czystości) 



 

Ściółka i szczątki roślin – B. megaterium, B. cereus, B. mycoides 



 

Przewód pokarmowy zwierząt – B. coagulans, B. circulans, B. licheniformis 

Przemysłowe wykorzystanie 
60%  produkowanych  w  skali  światowej  preparatów  enzymatycznych  –  proteinazy  i  alfa-
amylazy z B.  
40 pozakomórkowych enzymów produkowanych przez B. 
 
 
 

grupa 

opis 

Gatunki 

A 

Wytwarza enzymy nie 

wymagające testowania 

B. subtilis 

B. liquefaciens 

B 

Wytwarza enzymy 

testowane pod kątem 

ewentualnej toksyczności 

B. licheniformis 

B. coagulans 

B. megaterium 

B. circulans 

B. pumilis 

C 

Ewentualne zastosowanie 

enzymów 

B. cerus 

B. anthracis 

B. subtilis – subtylizyna 
Enzymy pozakomórkowe 
Represja – brak cAMP, stężenie glukozy – poziom GTP 
Indukcja – nietypowo subtylizyna (jej ilośc rośnie 3x) 
Ilość enzymu rośnie 1000x 
Bacillusy wytwarzają owadobójcze endotoksyny 
Również wytwarzają antybiotyki: 
 - B. brevis – gramicydyna S, tyrocydyny 
 - B. subtilis – bacytracyna A 
 - B. circulans – butyrozyna 
 - B. polymyxa - polimyksyny