Крохотные грибы-микромицеты с романтическим названием аспергиллы крайне вездесущи и работоспособны. Стоит проявить рассеянность и оставить хлеб дольше положенного не в хлебнице, а на столе, особенно весной или осенью, – и тут же он покрывается бахромчатым налетом плесени. Это удобное для себя место нашли беспокойные аспергиллы.
Колонии аспергиллов появляются на хлебе, хранящемся в условиях повышенной влажности, варенье, влажных обоях и т. п. Если рассматривать поверхность грибницы в микроскоп, то на ней обнаруживаются характерные выступающие образования, напоминающие наконечник лейки, из отверстий которой льются струйки воды. Поэтому аспергиллы называют леечным грибом.
Такое название объединяет несколько видов микроскопических грибов. Впервые они были замечены и описаны в 1729 году итальянским ученым П. Микели. Их естественная среда обитания – верхние слои почвы. Но значительно чаще аспергиллы можно встретить на различных продуктах растительного происхождения, где колонии грибов образуют налет разного цвета, чаще всего голубовато-зеленый, именуемый в обиходе плесенью.
«Биохимическая лягушка» для ученых
На чем ученые-биологи отрабатывают рефлексы и функции живой ткани? Кого режут беззастенчиво для познания студентов-биологов? Конечно же, лягушек. Вот и аспергиллы – такие же «лягушки» для биохимиков – на них отрабатывают все процессы жизнедеятельности грибов и их ферментирования.
Аспергиллы начали привлекать к себе внимание с середины XIX века как активные помощники процессов разрушения самых разнообразных материалов и как производители различных ферментов. Между 1891 и 1928 годами было опубликовано более 2000 работ по аспергиллам, посвященных главным образом биохимии, физиологии и генетике этих грибов. В настоящее время продолжается их активное изучение.
Черная плесень – кладезь ферментов
Особенно большое практическое значение имеет вид аспергиллов, образующий колонии коричневого, шоколадного или черного цвета (черная плесень). Часто они развиваются на зерне (во время его хранения), плодах, овощах, хлопчатобумажных изделиях, коже и материалах, богатых белком. Этот вид обладает разнообразной биохимической активностью. Грибы вырабатывают целый комплекс ферментов. Среди них – крахмалоразрушающие (амилазы), разлагающие белки (протеиназы), действующие на склеивающее вещество растительных тканей – пектин (пектиназы), жироразрушающие ферменты, ферменты, разлагающие хитин (оболочку насекомых). Ферментами аспергиллов производят осветление фруктовых соков и вин. Такое известное вещество, как лимонная кислота, также получают с помощью этих грибов. Кислота является отходом жизнедеятельности гриба, культивируемого, в частности, в специальных чанах – ферментерах на жидкой среде, состоящей из свекловичного отвара.
Черная плесень – бабка современных витаминов
Мало кто знает, что микромицеты продуцируют (выделяют) натуральные естественные витамины – биотин, тиамин и рибофлавин. Понятно, что получением натуральных витаминов ни одна крупная фармацевтическая корпорация заниматься не будет. (Это сколько же черной плесени надо вырастить? А какова себестоимость такого процесса?!) Поэтому за дело взялись биохимики – необходимо было синтезировать эти витамины и выдвинуть лозунг фармкомпаний «Синтетики хватит на всех!»
Процесс синтеза идет следующим образом. Грибница черной плесени (аспергиллов) выделяет натуральные витамины в питательную жидкость, которую затем отгоняют специальным образом, получая нужные элементы в твердом виде.
Это пока натуральные витамины. Затем выделяют формулу витамина и составляют химический аналог, который получают из… нефти. Витамины готовы!
Черная плесень – коварный агрессор
В древние времена в античной Греции врачеватели были уверены, что черная плесень далеко небезобидна. Она способна вызывать заболевания людей и животных. А последние исследования это подтвердили.
Как любой коварный захватчик аспергиллы действуют хитро – они приучают к себе живой организм, «принося дары» – те же витамины! И внедряясь в организм, используют изуверскую технику – ферментами как отмычками вскрывают клетки и подчиняют их себе.
Аспергиллы вызывают все виды микозов (грибковых заболеваний кожи, ногтей и волос), легочный аспергиллез, бронхопневмонию. И самое главное – некоторые виды онкологии!
Грибы-разрушители
Это действительно классические роботы-разрушители. Они выделяют ферменты на все случаи жизни, на любые продукты. Надо расщепить (разрушить) подсолнечное масло – пожалуйста! Вот этот ферментик сгодится. Не желаете ли парафинчик извести? И тут ферментик имеется… И на зерна риса – отдельный разрушитель, и на соломку, особо устойчивую, тоже найдется фермент в обширном запасе желто-зеленых аспергилл.
Грибы этого вида поражают растительные остатки почвы, различные пищевые продукты, растительные масла, зерно, воск, парафин.
Но их разрушительную деятельность человек все-таки использует в мирных аспектах: для пищевых и хозяйственных целей в течение уже не одного столетия. Например, спиртовая промышленность Японии целиком ориентирована на помощь грибных тружеников. При приготовлении традиционной водки саке применяется рис, зерна которого гидролизованы (разложены) ферментами аспергиллов. Для этого аспергиллам создают подходящие условия. Отваренные и стерилизованные отруби риса помещаются во влажную камеру, насыщенную спорами гриба. Через 40–48 часов отруби сплошь покрываются белой грибницей. Остальное – дело техники.
Комплекс амилаз и протеиназ, выделенных из аспергиллов, используют во Вьетнаме для приготовления соево-рисового соуса «тыонг», который считается обязательным повседневным продуктом населения.
Из аспергилл этого оттенка получается и лекарственный порошок амилаза, из которого выделяют фермент, используемый в лечебных целях, например, в качестве средства, известного под названием таке-диастазы (от японск. «таке» – «гриб»). Таке-диастазу рекомендуется включать в пищевой рацион тем людям, у которых собственный организм не в силах производить достаточное количество амилазы (из-за болезни поджелудочной железы) и испытывает определенный дефицит в ней.
У нас в стране освоены такие технологии с использованием грибных ферментов аспергиллов, как очистка кожи от волосяного покрова, удаление серебра из старых пленок и пластинок, производство спирта и приготовление различных видов сыров. На последнем специализируется фермент реннетаза, который расщепляет казеин. Всего 0,02 см3 двухпроцентного раствора фермента в состоянии свертывать 5 см3 молока! В этом отношении грибной фермент не уступает сычугу телячьему, выделенному из животных тканей.
Дрожжи – подарок людям от грибного царства
Именно дрожжам мы обязаны самыми радостными минутами жизни. Бокал шампанского за счастье молодых на свадьбе, рюмка водки «со слезой» замерзшему страннику, воздушный пирог или сдобный калач праздничным днем, мягкий горячий хлеб с хрустящей корочкой за семейным ужином – все это только благодаря дрожжам, то есть дрожжевым грибкам.
Эти грибы назвали дрожжами из-за их свойства заставлять «дрожать» жидкость, в которой им довелось найти кров и еду. Дрожжам для развития не нужен кислород, они спокойно обходятся без него. При их дыхании образуется углекислый газ, который в виде пузырьков выходит на поверхность воды. При брожении сахар подвергается распаду. Продуктом этой реакции становится спирт. В связи с этой интересной способностью грибы заслужили большую популярность, превратившись в незаменимых производителей горячительных напитков и хлебобулочных изделий.
Ежегодно в мире изготавливается одних только пекарских дрожжей не менее 700 000 тонн, а сухих кормовых дрожжей – около 200 000 тонн.
Вина с помощью дрожжей получают из виноградных и плодово-ягодных соков, пиво – из зерен злаков.
Сырьем для производства спирта могут служить как пищевые продукты (картофель, зерновые), так и отходы деревообрабатывающей и целлюлозной промышленности (сульфитные щелока).