Микробиологическая характеристика грибов рода аспергиллус

Aspergillus oryzae относится к роду плесневых грибов Aspergillus, рода Deuteromycetes[10] (или Fungi imperfecti) или несовершенных, не имеющих половой стадии. Образуют на конце плодоносящих гиф споровые головки с радиально расположенными цепочками конидий, по форме напоминающие струйки воды, выливающейся из лейки[11]. Род класса сумчатых грибов (аскомицетов[12]).

Грибы из рода аспергилл, описанного впервые в 1729 г. итальянским микологом Пьером Антонио Микели (P. A. Micheli), одни из наиболее распространенных гифомицетов. Большинство видов - сапрофиты[13], типичные аэрофилы. Естественное местообитание - верхние горизонты почвы, поверхность пищевых продуктов, главным образом растительного происхождения, где колонии образуют плесневые налеты разного цвета, определяемого преимущественно цветом продуктов метаболизма, особенно часты голубовато-зеленые, реже других цветов. Колонии аспергиллов появляются на хлебе, хранящемся при повышенной влажности, варенье, влажных обоях, изделиях из кожи и т. п. Широкий набор ферментов позволяет аспергиллам осваивать самые разнообразные субстраты, а антибиотические вещества, продуцируемые ими, обеспечивают успешную борьбу с возможными конкурентами.

Вегетативное тело аспергиллов - многодетный, очень ветвистый мицелий[14], пронизывающий субстрат. Клетки мицелия многоядерны. Иногда развивается и обильный воздушный мицелий. У большинства аспергиллов плесневый налет состоит из конидиеносцев с конидиями[15]. Конидиеносцы отходят вверх от особых клеток мицелия - опорных клеток. У разных видов конидиеносцы имеют различные размеры, могут представлять собой одну клетку или, реже, иметь перегородки, у немногих ветвятся.

Рис. 4.11. Строение конидиеносцев рода Aspergillus

У большинства аспергиллов конидиеносцы бесцветны, как и гифы[16] мицелия, а у некоторых (например, у представителей групп A. nidulans, A. ochraceus) они коричневатые или желтоватые. Оболочки их у большинства гладкие, у немногих (группа A. ochraceus, A. effusus из группы A. nidulans) шиповатые. Верхняя часть конидиеносца вздувается, образуя пузырь, у большинства округлый, у отдельных видов в различной степени вытянутый.

На пузыре или радиально, или только в верхней его части размещаются флажковидные клетки - фиалиды[17], из узкого горлышка которых выходят одна за другой, располагаясь в цепочку, одноклетные конидии. Непосредственно у отверстия наверху фиалиды конидии имеют тонкую оболочку, часто бесцветную или бледно окрашенную, и окончательное созревание и оформление спор происходит постепенно. Чем выше по цепочке, тем конидии крупнее, интенсивнее окрашены и более созревшие. Зрелые конидии имеют определенную форму и окраску, у многих аспергиллов становятся при созревании шиповатыми или бугорчатыми. Окраска массы конидий как раз и придает тот или иной цвет плесневому налету, т. е. колонии.

По мере созревания конидии отваливаются, переносятся на новые места и прорастают при благоприятных условиях, образуя мицелий.

При помощи конидий, т. е. бесполым путем, размножается большинство аспергиллов. Однако некоторым из них свойственно и высшее спороношение - сумчатое, т. е. половое. В колониях таких видов бывают заметны невооруженным глазом маленькие шарики, у большинства желтого цвета. Это плодовые тела - клейстотеции[18].

Аспергиллы хорошо растут в лабораторных условиях, поэтому и являются одним из излюбленных объектов исследований. Достаточно сказать, что между 1891 и 1928 гг. было опубликовано более 2000 работ по аспергиллам, посвященных главным образом физиологии, биохимии и генетике видов этих грибов. Некоторые группы и виды аспергиллов широко распространены в природе и имеют весьма существенное практическое значение. Это в первую очередь представители группы A. niger[19], наиболее часто используемые в промышленности[20]. Только видам этой группы начиная с 1945 г. было посвящено свыше 1000 научных статей.

Характерным для всего рода является способность метаболировать коевую кислоту. Образуют также и другие кислоты (β-нитропропионовую, α-кетоглутаровую, лимонную, яблочную, молочную, фумаровую и др.), витамины (рибофлавин, тиамин, пантотеновую кислоту, инозитол, биотин, пиридоксин, В₁₂, С, K₃ и др.) и стероиды (тестостерон, тестололактон).

Не меньшее значение имеют грибы группы A. flavus и oryzae. Для них характерна желтовато-зеленая окраска колоний. Конидиеносцы у некоторых видов несут на вздутии только фиалиды, а у других и профиалиды. Эти грибы встречаются в почве и на самых разнообразных субстратах: растительных остатках, фураже, пищевых продуктах, растительных маслах, пластических массах и других материалах. A. flavus может расти даже на таких, казалось бы, мало подходящих субстратах, как воск, парафин.

Грибы этой группы - главные компоненты сообщества плесневых грибов, развивающихся на зерне и семенах, главным образом на рисе, горохе, соевых бобах, арахисе, в плохо проветриваемых хранилищах, даже при 18% влажности. Разнообразие заселяемых субстратов объясняется тем, что у видов этой группы имеется особенно богатый набор ферментов. Они продуцируют амилазу, протеиназы, липазы, пектиназы (пектазу и протопектиназу), целлюлазу и др. Спиртовая промышленность Японии и других стран Востока целиком основана на ферментативных свойствах грибов этой группы.

При приготовлении продуктов питания из сои и других субстратов, богатых белками, на Востоке используют уже в течение столетия протеолитические ферменты A. flavus, A. oryzae, A. parasiticus. В производстве китайского и японского соевого соуса ферментативным способом применяют особую закваску, представляющую собой культуру A. oryzae на вареной сое или пшеничной крупе. Во Вьетнаме ферментативный соево-рисовый соус «тыонг» служит повседневным пищевым продуктом населения.

В современных условиях ферментные препараты A. flavus, A. oryzae и A. parasiticus с успехом применяют для очистки кож от волос и размягчения кож, для удаления серебра из старых пленок и пластинок, в текстильной промышленности.