2.1. Классификация вариантов взаимодействий популяций микроорганизмов
Взаимодействие микроорганизмов относится к биологическим факторам, влияющим на развитие микробиоценоза (рис. 5). В первую очередь необходимо классифицировать основные варианты и механизмы взаимодействий различных представителей микрофлоры, представляющие интерес для технологий производства сырокопчёных колбас.
В колбасный фарш микроорганизмы могут попадать из различных источников на этапе формирования биотехнологической системы (рис.
3) , во-первых: из сырья, при подготовке мяса, посоле, составлении колбасного фарша, наполнении оболочек [83], во-вторых, определённые, специально подобранные сочетания микроорганизмов содержатся в стартовых культурах, вносимых в фарш. В результате в продукте формируется микрофлора, представители которой в различных вариантах взаимодействуют друг с другом (табл. 2), непрерывно изменяя окружающую их среду.Таблица 2. Классификация вариантов взаимодействий популяций микроорганизмов.
|
Взаимодействие |
Микроорганизмы |
|
|
Вид |
Характер |
|
|
Симбиоз, мутуализм |
Микроорганизмы получают совместную пользу от совместного развития |
Термофильный стрептококк и болгарская палочка, молочнокислые бактерии и дрожжи или уксуснокислые бактерии |
|
Синергизм |
Два вида, развиваясь в среде, вызывают в ней изменения, которые не могут вызвать, развиваясь порознь |
Молочнокислые бактерии и уксуснокислые бактерии; молочнокислые бактерии и дрожжи |
|
Комменсализм |
Один вид живёт, питаясь продуктами обмена другого, не принося другому виду пользы |
Микрофлора кишечника |
|
Метабиоз |
Один вид подготавливает благоприятные условия для последующего развития другого |
Дрожжи и гнилостные бактерии (дрожжи нейтрализуют кислоту, создавая условия для развития гнилостных бактерий) |
|
Конкуренция, антагонизм |
Взаимная борьба между двумя или несколькими видами микроорганизмов |
Молочнокислые бактерии - патогенные бактерии кишечной группы |
|
Паразитизм, хищничество |
Один вид микроорганизмов использует для своего питания вещества живых клеток другого |
Бактериофаг и бактерии |
|
Нейтрализм |
Два вида микроорганизмов не оказывают влияния друг на друга |
Бактерии и бактериофаги не поражающие данный вид бактерий |
Причины, вызывающие тот или иной характер взаимоотношений, могут быть различными, причём одна и та же популяция микроорганизмов в разных условиях может оказывать на другую популяцию как стимулирующее, так и угнетающее действие.
Симбиотическое действие может быть вызвано выделением специфических ростовых веществ (витаминов, аминокислот и др.); нейтрализацией или потреблением веществ (молочная кислота и др.), неблагоприятно воздействующих на другие виды микробов; изменением окислительно-восстановительных условий среды в сторону, благоприятную для других микроорганизмов; разложением веществ, недоступных для других видов, на доступные компоненты.
Проявление антагонистических действий микроорганизмов зависит также от многих условий. Такими условиями являются выделение специфических антибиотических веществ (низина и др.); выделение продуктов жизнедеятельности, оказывающих неблагоприятное воздействие на другие микроорганизмы; изменение окислительно-восстановительных условий среды в неблагоприятную сторону; истощение питательной среды.
В силу многообразия различных вариантов взаимоотношений в биологических сообществах, попытки создания универсальной классификации по качественному разнообразию их механизмов всякий раз наталкивались на множество проблем [66].
Классификация взаимоотношений по количественным эффектам, вызываемым жизнедеятельностью той или иной популяции на численность других популяций, была предложена американским экологом Ю. Одумом [68]. Суть её состоит в том, что каждой паре видов рассматриваемого сообщества присваивается комбинация из двух символов, каждый из которых может быть плюсом («+»), нулём («О») или минусом («-») в зависимости от направления влияния численности одного вида на скорость роста численности другого.Возможные варианты парных взаимодействий микроорганизмов в соответствии с данной классификацией представлены в табл. 3. Разработка математических моделей наиболее значимых из них открывает возможности моделирования сложных, многокомпонентных микробиологических систем.
Таблица 3. Возможные варианты парных взаимодействий.
|
Варианты парных взаимодействий |
Классификация |
|
|
1 |
1 |
Симбиоз, мутуализм |
|
1 |
-1 |
Паразитизм, хищничество |
|
1 |
0 |
Комменсализм, метабиоз |
|
-1 |
-1 |
Конкуренция, антагонизм |
|
-1 |
0 |
Аменсализм |
|
0 |
0 |
Нейтрализм |