Аспергиллы начали привлекать к себе внимание с середины XIX века как активные помощники процессов разрушения самых разнообразных материалов, как производители различных ферментов и других продуктов обмена веществ.
Поскольку грибы хорошо растут в лабораторных условиях, они стали излюбленным объектом исследований. Между 1891 и 1928 годами было опубликовано более 2000 работ по аспергиллам, посвященных, главным образом, биохимии, физиологии и генетике видов этих грибов. В настоящее время продолжается их активное изучение. Аспергиллы очень удобные модели в исследованиях генетических закономерностей, путей обмена веществ, различных физиологических процессов. Особенно широкое практическое значение имеет вид аспергиллов, образующий колонии коричневого, шоколадного или черною цвета (черная плесень). Часто они развиваются на зерне (во время его хранения), на плодах, овощах, хлопчатобумажных изделиях, коже и на материалах, богатых содержанием белков. Этот вид обладает разнообразной биохимической активностью. Грибы вырабатывают целый комплекс ферментов. Среди них — крахмалоразрушающие (амилазы), разлагающие белки (протеиназы), пектиназы (действующие на склеивающее вещество растительных тканей — пектин), жироразрушающие, ферменты, ферменты, разлагающие хитин (оболочку насекомых). Пектолитическими ферментами аспергиллов производят осветление фруктовых соков и вин. Такое известное вещество, как лимонная кислота, также получается при помощи этих грибов. Кислота является отходом жизнедеятельности гриба, культивируемого, в частности, в специальных чанах — ферментерах на жидкой среде, состоящей из свекловичного отвара. При выращивании аспергиллов данным способом используется также особенность этих грибов к синтезированию витаминов: биотина, тиамина и рибофлавина. Грибница выделяет их в питательную жидкость, которую затем отгоняют специальным образом, получая нужные элементы в твердом виде.
В лабораторных исследованиях аспергиллы используются также достаточно широко, что позволило русскому ученому Л.Н.Курсанову образно назвать эту группу грибов «биохимической лягушкой». Аспергиллы чрезвычайно чувствительны к колебаниям содержания в среде минеральных источников питания, вследствие чего, возможно, их применение для определения дефицита некоторых веществ в почве (калия, фосфора, магния, меди и др.), что позволяет отказаться от менее точных и медленных химических анализов.
Штаммы данных грибов, выделенные из заплесневелых кормов, токсичны для животных и человека и способны вызывать такие заболевания, как бронхопневмонию, легочный аспергиллез, отомикоз и др.
Еще один вид аспергиллов, образующий колонии желто-зеленого цвета, также имеет практическое значение.
Грибы этого вида поражают растительные остатки почвы, различные пищевые продукты, растительные масла, зерно, воск, парафин. Возможность приспособления к такому разнообразному количеству субстратов осуществляется за счет богатого ферментного аппарата. В связи с этим грибы используются на Востоке 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 аспергиллу создают подходящие условия. Отваренные и стерилизованные отруби риса помещаются во влажную камеру, насыщенную спорами гриба. Через 40–48 часов отруби сплошь покрываются белой грибницей.
Ферментом амилаза она расправляется с крахмалом, составляющим основную массу рисовых зерен. При этом крахмал разрушается до простых Сахаров. На этом этапе воздействие гриба прекращают и видоизмененное им сырье отправляют уже на окончательную «сборку» напитка. Из освоенного грибницей риса также получают и сам инструмент ее деятельности — фермент амилазу. Для этого масса отрубей мацерируется (отмокает) в воде в течение определенного времени, в результате чего получается водный экстракт фермента. Затем экстракт выпаривают в вакууме при температуре 30–40 °C до приготовления концентрированного продукта — порошка амилазы. В дальнейшем фермент употребляется в лечебных целях, например, в качестве средства, известного под названием така-диастазы. Така-диастаза рекомендуется в пищевой рацион тем людям, у которых собственный организм не в силах производить достаточное количество амилазы (из-за болезни поджелудочной железы), испытывает определенный дефицит в ней.
Комплекс амилаз и протеиназ, выделенных из аспергиллов, используют во Вьетнаме для приготовления соево-рисового соуса «тыонг», считающегося обязательным повседневным продуктом населения.
У нас в стране освоены при помощи грибных ферментов аспергиллов такие технологии, 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 кубических сантиметра 2-х процентного раствора фермента в состоянии свертывать 5 кубических сантиметров молока! В этом отношении грибной фермент не уступает сычугу телячьему, выделенному из животных тканей.
Пенициллы
Как и аспергиллы, эти грибы наиболее часто обнаруживаются в виде плесневых налетов на субстратах растительного происхождения. Интерес к пенициллам был проявлен, когда у них впервые была открыта способность образовывать антибиотик пенициллин. Тогда в изучение этих грибов включились ученые самых разнообразных специальностей: медики, химики, бактериологи, фармакологи. И это вполне оправдало себя, поскольку пенициллин был первым открытым антибиотиком, и его применение сыграло большую роль в науке, так как ускорило открытие и введение в лечебную практику других антибиотических веществ. Лечебные свойства плесеней, образуемых колониями пенициллов, были отмечены еще в 1873 году русскими учеными В.А.Манасеиным и А.Г.Полотебновым.
Тогда их использовали в лечении кожных заболеваний и сифилиса. Ну а официальным отсчетом лечебная история пенициллов ведется с 1928 года. В том году, в Англии, профессор А. Флеминг ставил опыты в своей лаборатории над грозной бактерией стафилококком. Поддерживая жизнедеятельность бактерии в искусственной культуре, он вскоре обратил внимание на характерную особенность. Колония бактерии, развивающаяся в питательной среде, в специальной чашке, притормаживала свой рост в участках, зараженных попавшей из воздуха сине-зеленой плесенью. Флеминг выделил плесень в чистую культуру (пересеял на новую питательную среду). Затем рядом экспериментов он доказал, что действительно гриб выделяет антибактериальное вещество, способное умерщвлять клетки бактерий. Профессор назвал его пенициллином. После работ Флеминга эстафету подхватили его коллеги во многих странах мира. В течение нескольких десятков лет научные мужи вели поиски простых методов получения, очистки пенициллина и проводили клинические испытания этого препарата. В результате был выделен наиболее удачный штамм (сорт) пеницилла, который производил отвечающее многим требованиям лекарство. Ему дали кодовое название Q-176 и, поскольку он был рожден в результате скрещивания нескольких видов грибов, именовали его не иначе как мутантом. В процессе такой мутации Q-176 приобрел способности к высокому производству антибиотиков и, самое главное, к хорошему развитию в искусственных условиях.
В настоящее время работа по созданию новых, более продуктивных штаммов продолжает вестись. Теперь для этой цели прибегают к помощи различных стимулирующих факторов — облучению рентгеновскими и ультрафиолетовыми лучами, действию различных химических реактивов, вызывающих мутацию и т. д.
Лечебные свойства пенициллина особенно разнообразны. Он помогает при лечении эндокардитов, перитонита, остеомиелита, активно борется с гонококками, анаэробными бактериями, вызывающими газовую гангрену, с возбудителями менингита, дает надежду на выздоровление безнадежным больным, когда другие лечебные средства бессильны. Применение пенициллов освоено также в пищевой промышленности, в частности, в производстве группы сыров, характеризующейся наличием так называемой «мраморности». Это сыр «Рокфор» во Франции, сыр «Горгонцолла» в Италии, сыр «Стилтон» в Англии. Всем этим сырам свойственны довольно рыхлая структура, специфический вид (прожилки и пятна голубовато-зеленого цвета) и особый, запоминающийся аромат. Культура грибов используется в определенный момент процесса изготовления сыров. Обычно в заключительной его стадии творожную массу помещают для созревания в специальную камеру-теплицу с температурой 13–14 °C и влажностью 50–60 %, воздух которой содержит споры соответствующих грибов. В течение недели поверхность сыра покрывается пушистым белым налетом плесени толщиной 1–2 мм. Через несколько дней налет приобретает голубоватый или серо-зеленоватый цвет. Масса сыра под воздействием ферментов грибов приобретает сочность, специфический вкус и запах. Способность некоторых пенициллов расти в рыхло спрессованном твороге объясняется тем, что они хорошо переносят низкое содержание кислорода в среде (в смеси газов, образующихся в пустотах сыра, его содержится менее 5 %). Кроме того, они устойчивы к высокой концентрации соли в кислороде, что только стимулирует их образовывать ряд ферментов, разлагающих жировые и белковые компоненты молока.
