Гниение (Putrefactio, la pourriture, Faulniss, Putrefaction) — есть процесс, общий всем органическим остаткам в природе, возвращающий их в неорганизованные запасы, т. е. в почву и воздух под совокупным влиянием влаги (сухие вещества не гниют, чему пример видим в сене и сухих зернах), воздуха (герметическое закупоривание, заливание водой и т. п. составляют общеизвестные приемы, задерживающие Г., напр. дуба под водой), тепла (замерзание, как всякому известно, предохраняет от гниения) и других (особенно же всюду рассеянных зародышей микроорганизмов) естественных, всюду встречающихся условий. Переводя в газы воздуха или питательные для растений начала почвы трупы и всякие отбросы (напр. опадшие листья, извержения животных и т. п.) организмов, Г. играет важную роль в природе, при чем позволяет на счет погибших организмов развиваться новым растениям, а через них и животным, т. е. составляет важный процесс круговорота, совершающегося на поверхности земли. Но так как для потребления во множестве случаев (напр. для пищи, стройки, одежды и т. п.) неизбежно необходимо устранение Г., так как Г. может явно заражать живые организмы, как видим во множестве случаев болезней, особенно при ранах, и так как виды и формы Г. весьма разнообразны (как видно, напр., для Г. дерева), то изучение Г. и способов для борьбы с ним или для направления его в желаемую сторону (напр. при изготовлении сыра) составляет сыздавна предмет множества научных исследований. Долгое время, даже отчасти в первой половине текущего столетия, полагали, что Г. развивается в остатках организмов самопроизвольно (это связывали даже с понятием самопроизвольного зарождения) вследствие нестойкости веществ, входящих в состав организмов, и предполагали, что они, изъятые от влияния сил, действующих в организмах (так называемой жизненной силы), распадаются на более простые, т. е. более стойкие вещества. Такое представление, ныне вовсе оставленное, сперва поколебалось, а потом и окончательно пало под влиянием внимательного изучения многих случаев Г. и сродного с ним брожения. Брожение и Г. в сущности отличаются лишь тем, что первое изменяет преимущественно безазотистые вещества, напр., сахар или крахмал, а второе — преимущественно азотистые и особенно белковые вещества. Обыкновенно, оба процесса идут вместе, и в результате более сложные органические вещества переводят в более простые, между которыми обыкновенно содержатся и газы. Как брожение оказалось результатом развития попадающих из окружающей среды зародышей микроорганизмов (см. Брожение, Дрожжи, Ферменты), так и Г. Организмы, развивающиеся в разных видах брожения и Г., оказались очень разнообразными, часть их еще и недостаточно изучена, но несомненно, что, устраняя зародыши организмов (стерилизацией) и фильтрацией воздуха, см. Воздух), можно устранить и самое Г., а это показывает, что Г. не есть самопроизвольный процесс разложения, а зависит от воздействия всюду рассеянных зародышей микроорганизмов. Заслуга выяснения этого принадлежит Пастеру и школе его многочисленных последователей, применивших его методы к изучению множества случаев брожения, Г., заразных болезней и т. п. Если же взглянуть на зародыши микроорганизмов и на среду и условия, в которых они развиваются, с чисто-химической стороны, то, несмотря на существенную перемену воззрения, все же должно признать, что основную причину Г. составляет нестойкость белковых и подобных им органических веществ, т. е. в микроорганизмах должно видеть возбудителей (см. Возбуждение вещества) химических изменений, определяемых природой самих изменяющихся веществ. Однако, так как одно и то же вещество, напр., белок, кровь, мука и т. п., под влиянием разных микроорганизмов и условий их жизни может подвергаться различным видам Г., то несомненно, что участие возбуждающих Г. микроорганизмов играет здесь первенствующую роль. А потому не мудрено, что современная наука отдала много сил именно на точнейшее изучение этого предмета, играющего громадную роль как в экономии всей природы, так и в различных видах людских отношений, начиная со многих технических производств и кончая развитием болезней особенно заразных (см. Вода и мног. др.). Всего лет 25 или 30 началось это направление; его сперва оспаривали, трудности изучения громадны и новость предмета велика, а потому, понятно, что многие частности здесь еще не выяснены и следует воздержаться от общего изложения предмета, который с химической точки подробнее будет изложен в статье ферменты. Здесь мы ограничимся только общими сведениями о Г. и указанием некоторых частных его случаев, преимущественно по отношению к Г. питательных веществ. Но предварительно заметим: 1) что гниением, как брожением, пользуются во многих производствах; напр., при отделении одних растительных веществ от других, напр. льняных волокон из массы стебля (см. Лен и его мочка), многих зерен от окружающей их мякоти; 2) что изучение видов Г., наверное, приведет, в дальнейшей своей обработке, к открытию многих других случаев полезного технического применения определенных видов Г.; 3) что удаление белковых веществ и воды, необходимых для жизнедеятельности гнилостных микроорганизмов, составляет первое условие придания прочности многим растительным веществам, как это видим в клетчатке (бумаги, тканях и т. п.), маслах, сахаре и т. п.; 4) что Г., сопровождающееся поглощением кислорода (этот вид Г. должно назвать тлением), доставляет вещества, растениям неизбежно необходимые, особенно же азотистые и минеральные, а потому играет свою роль не только в хозяйстве природы, но в земледелии.
А) Общее понятие о Г.[1]. Под именем Г. известны те сложные процессы разложения, которые испытывают азотсодержащие органические тела и преимущественно белки, сопровождающиеся выделением вонючих газов. Ныне известно, что эти процессы вызываются жизнедеятельностью микроорганизмов, виды которых часто ближайшим образом не вполне установлены. Гнилостное брожений белка состоит главным образом в разложении на простейшие соединения, сопровождающемся гидратацией, по Готье и Этару, продукты Г. таковы же, как при действии едких щелочей на белок при высокой температуре (250 °C). Первая стадия Г. состоит в том, что белок переходит в пептон, который и подвергается дальнейшему разложению, главным образом на амидопроизводные жирных кислот: лейцин и тирозин, которые, в свою очередь, разлагаются с образованием самих жирных кислот, аммиака и углекислоты, при чем образуется целый ряд амидотел, кислоты уксусная, молочная, фенилуксусная, фенилпропионовая, скотол, индол и органические основания — метиламин, триметиламин и птомаины, которым часто свойственна роль сильных ядов. Процесс Г. существенно изменяется, смотря по тому, происходит ли он при доступе воздуха или без него. Это впервые ясно было установлено Пастером, который рассматривал отсутствие или присутствие свободного кислорода, как существенный фактор для отличия Г. от других видов брожения. Новейшие изыскания показали, что некоторые виды бактерий способны вызывать гнилостное брожение белков, как в присутствии, так и в отсутствии свободного кислорода. В отсутствии кислорода первые продукты брожения предохраняются от дальнейшего разложения, так как выделяющийся водород на них не действует и без присутствия свободного кислорода многие бактерии не могут развиваться. В присутствии свободного кислорода разложение идет до более полного превращения в газообразные продукты. По Гоппе-Зейлеру, причиной этого является, что выделяющийся водород in statu nascendi соединяется с кислородом, при чем образуется озон и перекись водорода, действующие сильно окислительным образом на первые продукты Г.; с другой стороны, аэробные бактерии в присутствии свободного кислорода очень быстро размножаются и, нуждаясь в питательном материале, продолжают процесс разложения. Таким образом обе причины, химическая и биологическая, достаточно объясняют данное явление. Кислородное Г. называют собственно Г. Оба эти процесса в природе всегда связаны: на поверхности идет кислородное Г., в глубине — бескислородное.
Большое значение имеет образование при Г. азотсодержащих оснований — птомаинов, большинство которых имеет ядовитый характер. Ядовитые свойства гниющих тел были давно известны, а также и сходство их действия с действием растительных алкалоидов. Ненский впервые из гнилой желатины выделил ядовитое основание и определил его состав С8Н11N, изомерный с коллидином; то же вещество было получено Готье и Этаром из гнилой рыбы, вместе с C9H12N. Другое основание C10H15N, действующее подобно кураре, было получено Гуарески и Моссо из гниющего фибрина, точно так же как и C 5Н11O2 или С7H15NО2 было приготовлено Сальковским из гнилого мяса и фибрина. При гниении этих веществ Бригер выделил многие птомаины, из которых одни были ядовиты, другие безвредны. Неядовитые или слабо ядовитые: нейрацин C5H14N2, годипин С4H14NO2, кадаверин C5H16N2, путрицин C9H12N2, сиприн C5H16N2, холин C5H5NO2 или (СН3)3N(HO)C2H4(ОН). Из ядовитых найдены им: пептоксин, неурин C5H13NO или (CH3)3C2H3N(OH) (см. т. VI, стр. 417), этилендиамин C2H4(NH2)2, мицалеин. Все они были получены из гнилого мяса, рыбы и других белковых веществ.
Открытие этих продуктов жизнедеятельности микроорганизмов произвело переворот во взглядах на ядовитое (патогенное) их действие. Прежде приписывали причину болезней присутствию самих бактерий, теперь присутствию продуктов их жизнедеятельности, именно птомаинов. Было известно, что при наружных ранах иногда следовало заражение крови без участия микроорганизмов в переносе заразы, теперь этот факт вполне объясняется действием ядовитых птомаинов, которые разносятся кровью. Относительно патогенных бактерий были сделаны попытки выделить им соответствующие птомаины. Так, Ненский и Марме культивировали Bact. anthracis, но оснований не нашли; Stafiloco c cus aureus, часто встречающийся в гное, не дал ядовитых оснований. Бригер получил тифотоксин, птомаин тифозной бациллы, и тетанин — бациллы Tetanus’a, действие которых оказалось тожественным с действием самих бацилл. Ныне, когда стало несомненным, что специфическое болезнетворное (т. е. производящее определенные формы болезней) и даже смертное влияние на организм могут производить, как сами развивающиеся в теле (крови и пр.) некоторые патогенные микроорганизмы, так и некоторые продукты или вещества, образуемые (напр. при дифтерите) известными видами микроорганизмов, становится очевидным, что определенные виды гнилостных изменений обусловливаются определенными формами химико-биологических процессов, возбуждаемых развитием микроорганизмов, а отнюдь не самопроизвольным размножением гниющих веществ. Отсюда явно следует тот вывод, что для предохранения от гнилостного изменения белковых и вообще сложных (особенно питательных) веществ следует, во-первых, устранять доступ к ним всяких зародышей микроорганизмов, могущих развиваться в среде белковых и вообще сложных веществ (герметически закупоривать); во-вторых, соблюдать условия, препятствующие развитию жизнедеятельности микроорганизмов, напр. удалять воду (высушивать), прибавлять вещества, препятствующие их развитию (соление, копчение и т. п.), понижать температуру и т. п. Это объясняет укоренившиеся способы консервирования питательных веществ, приемы дезинфекции (см. это слово), способы бальзамирования и т. п., и дает направление усилиям, направленным к борьбе с различными видами Г. и к пользованию другими видами. Не вдаваясь в описание этих приемов (см. Консервы, Дезинфекция, Ферменты, Молоко, Мясо и др.), мы ограничимся затем указанием на некоторые из наиболее обыкновенных случаев Г.
Б) Некоторые частные случаи гниения. Гниение органических продуктов обыкновенно состоит в медленном окислении органических веществ при воздействии микробов Г. бактерий, при чем происходят гнилостные и различные иные продукты разрушения сложных веществ, особенно азотистых, находящихся в организмах. Кроме гнилостных или термических бактерий воздуха, Г. содействуют сырость и множество паразитов: плесени, черви и т. п., разрушающие форму тела и превращающие организм или продукт в газы, пары, при чем остаются минеральные вещества. В почве постоянно совершается гнилостный процесс растительных и животных веществ, доставляя через это пищу для жизни растений. Бактерии Г. содержатся всюду: в воздухе, воде, почве, в предметах потребления, жилищах. Бактерии, как не содержащие хлорофилла, питаются готовыми органическими веществами, извлекая из них углерод и азот, или иначе: бактерии не могут питаться неорганическими веществами, каковы: углекислый газ и простые соединения азота. Развитию бактерий благоприятствуют щелочная реакция, температура от 10° до 40°Ц и субстрат; при кислой реакции и пониженной t°, бактерий замещают плесени. Температура в 45° уже вредно действует на бактерии Г., а при высших температурах многие бактерии погибают, при 80°Ц уже почти все. При Г. на воздухе или тлении поглощается кислород, который передается (при содействии развития Monas crepusculum и термических бактерий) изменяющейся или гниющей среде, так что Г. в этом отношении есть своего рода горение, ведущее к образованию углекислоты и воды. Поэтому почва, проникнутая гниющими веществами, наполнена избытком углекислого газа. Из веществ органических быстрее всех подвергаются гнилостному разложению белковые вещества, а так как животные вещества содержат их более, то гнилостный запах от них ощутительнее, чем от Г. растительных веществ. Г. белковых веществ животного происхождения сопровождают след. продукты распадения: лейцин, амидокапроновая к., тирозин (амидокислота), гидропаракумаровая к. и продукты ее разложения: фенилуксусная к. или толуиловая к. и фенилпропионовая к. (гидрокоричная к.), индол, скатол, масляная к., изомасляная к., янтарная к., аммиак, углекислый газ, сернистый водород, фосфористый водород, водород, болотный газ.
Разложение мяса может совершаться и без воздуха, жизнедеятельностью бактерии — анаэробы, производящей масляно-кислое брожение (Bacillus amylobacter), так, напр., при Г. пищи в кишечнике. Аммиак сопровождает все степени Г. мяса в прогрессивно увеличивающемся количестве. В продуктах Г. мяса содержатся след. вещества: лейцин, тирозин, углекислый аммиак, масляная к., аммиак, валериановая к., сернистый водород, сернистый аммоний и др. Здоровое мясо, подвергаясь Г., изменяется так: сначала оно становится марким, липким и легко разрываемым от дряблости; клетчатка зеленовата, сыровата, мягка; из разреза мускулов мяса выделяется противный запах; реакция мяса становится ясно щелочной от аммиака и его соединений. Окончательными продуктами Г. мяса, как белкового вещества, являются: аммиак, углекислый газ, сернистый водород и болотный газ. Мясо загнивает ранее всего у костей, и для узнания гнили вонзают в мясо нож, нагретый горячей водой, в направлении к суставам или, отрезав кусочек мяса, обливают его горячей водой. Г. мяса обыкновенно сопровождается заплеснением. Для определения степеней загнивания служат след. способы; загнивание мяса обыкновенно узнается лакмусовой, красной бумажкой, которая синеет с 4-го по 8-й день начавшегося разложения. Лакмусовый настой чувствительнее бумажки. Розоловая к. — розового цв., изменяется от аммиака в золотисто-желтый цв. Для определения момента загнивания мяса, когда еще мало гнилостных бактерий, служит зеленая водоросль, положенная под покровное стеклышко микроскопа, а на край этого стеклышка снаружи льют каплю от мясного настоя, тогда бактерии, как аэробы, т. е. дышащие воздухом, устремляются к водоросли и окружают ее вследствие содержания в ее полостях кислорода воздуха, что и можно видеть под микроскопом при надлежащем увеличении. Этот микроскопический способ чувствительнее химического и обоняния. В свежем, здоровом мясе образуется мясомолочная к. под действием диплококков и трехчленистых бактерий. На 4-й день загнивания происходит борьба за существование между этими бактериями и гнилостными, термическими бактериями. В здоровом, свежем мясе, потребляемом в пищу, содержится аммиака не более 0,14 %, а в мясе загнившем содержится до 2 %, т. е. в 14 раз более, с появлением гнилостного запаха; следует заметить, что бактерии Г. появляются в мясе ранее гнилостного ощущения, а потому и полезно выше приведенное микроскопическое испытание. Здоровое мясо загнивает, смотря по t°: при 10° загнивание через 3 дня, а при 18° через 2 дня, т. е. с повышением t° загнивание ускоряется. Гнилое мясо причиняет болезнь, наз. птомаинизм, от отравления ядами, так наз. колбасным, рыбным и т. п., содержащими птомаины. Эти яды образуются от превращения белковых веществ сначала в пептоны, а затем в птомаины. Отравление больным мясом происходит от выделения бациллами (b. enteritis) ядовитого птомаина, причиняющего воспаление кишечника (Гартнер). При процессе Г. пептоны становятся уже неспособными обратно превращаться в белковые вещества; они не осаждаются уксусно-свинцовой солью и разлагаются при действии едких щелочей (кали, натра) с выделением аммиака и триметиламина N(CH3)3. На птомаины имеется следующая реакция: железосинеродистый калий (красная соль Гмелина) превращается в железисто-синеродистый калий (желтую соль), образование которого узнается дву-треххлористым железом. Бригер добыл из гнилого мяса алкалоид нейрин, а из загнившей конины — нейридин. Г. крови начинается быстрее, чем мяса и др. органических веществ. Гниющая кровь развивает более значительное количество аммиака, чем мясо. От намазывания мяса кровью наступает ускоренное Г. Кровь, идущая для колбас, должна потребляться в жаркое время не позже как через 5 час. после убоя животного. Баранья тушка загнивает у зареза; баранина темнеет, сохнет и пахнет аммиаком. Загнившую ягнятину и телятину узнают по зеленоватости почечного сала и жирового слоя мускулов. Свинина при Г. темнеет и очень скоро начинает сильно пахнуть. Г. мяса нередко сопровождается червоточиной от развития белых червей. Плесень на мясе появляется: оранжевая (mucor mucedo) и зеленый кистевик (penicillium glaucum). Натуральная желтизна бычачьего и коровьего сала (от желтого пигмента-лютеина, происходит из зеленого хлорофилла сена) исчезает при Г.: сало белеет от проветривания, а от жары желтеет и прогоркает, становясь едким от выделения жировых кислот. Сало при прогоркании разлагается с развитием растительных микробов. Печенка скоро загнивает по значительному содержанию крови. Загнившая печень размягчается, тускнеет и с аммиачным запахом. Печенка при сохранении в воде всасывает незначительное количество воды и ее Г. замедляется. Телячья печень светлее, мягче бычьей, но тоже скоро загнивает. Язык загнивает у корня. Мозги загнивают очень скоро, в особенности в жаркое время. Гусак (состоит из пары легочных долей, с дыхательным горлом, сердцем, печенью и селезенкой) и рубец (состоит из 4-х желудков, он очищается и промывается на бойне в отдельном помещении), загнивая, окрашиваются, как и другие сорта мяса, в особый красный цвет. Для удаления от загнившего мяса гнилостного запаха, его варят в воде и приливают 1/4 ч. уксуса, потом кладут соль и угольный, березовый порошок, зашитый в полотняном мешочке. Запах загнившего мяса пропадает, если его нагреть с водой до кипения, снять пену и бросить горящий уголь на 2 — 3 мин. Хотя запах уничтожается, но вредное действие продуктов Г. (сами бактерии и их зародыши при кипячения гибнут) остается как в мясе, так и в бульоне. Загнившая дичь узнается тем, что перья вылезают, под крыльями является зеленоватость и кожица ослизает, и ощущается гнилостный запах, который у дичи некоторыми потребителями жаркого предпочитается по пикантности. Для поглощения запаха практикуется промывка дичи с березовым углем. Вообще для сохранения мяса и его дезодорации предлагают сфагнум (порошок белого мха или торфа). Условия, способствующие медленному Г. рыбьего мяса — оттепель с промежуточными не сильными холодами. В рыбах при Г. легче, чем в мясе травоядных, развиваются отравляющие птомаины. Поверхность ядовитых рыб, осетра и белуги, местами мягка и грязно-серого или фиолетово-красного цвета. Отравление случается большей частью красной рыбой: белугой, осетриной, семгой, севрюгой и т. п. Не столько свежая, сколько соленая рыба в большей части случаев вызывает отравление. Рыба, посоленная в редко сменяемом рассоле, чаще становится ядовитой (Попов). Нечаев из загнившей рыбы добыл перегон, содержащий пропиламин NH2(C3H7). Особо вредной для пищи оказывается соленая сырая рыба, которую для безопасности следует проварить. Производя искусственное Г. рыбы, оказывается, что через 6—8 дней обнаруживаются ядовитые алкалоиды (птомаины), затем ядовитость утрачивается вследствие разложения птомаинов (Анреп).
Вообще растительные вещества, дерево и др., загнивают в сырых местах, при доступе воздуха, при чем покрываются плесенью (грибницей), и форма их разрушается. В дереве Г. начинается с сока, содержащего белковые вещества. Процесс Г. происходит при большем или меньшем притоке воздуха и др. деятелей Г. — сырости и t° воздуха; при 0° Г. останавливается. Г. сока разъединяет клетки и волокна, древесина размягчается и обращается в порошок, труху; этот порошок со временем переходит в газы. Появление на дереве мха, губок, грибка, плесени, служит признаками гнили. В темных местах Г. совершается быстрее, чем на солнце. Дерево в сырых подвалах, погребах и т. под. помещениях, при недостаточном проветривании, загнивает скоро, покрываясь плесенью. Степени гниения: 1) дряблость, трухлявость; 2) плесень — ситовина — беловатые и желтоватые черточки, и 3) гниль цв. желтого до бурого, б. частью сырая, растирающаяся руками в землистую массу (сырая гниль), при сухой гнили от трения в руках древесина распадается.
По исследованиям А. В. Пеля, в гнилой муке часть крахмала превращается в глюкозу от действия фермента в присутствии воды. Брожение глюкозы переходит в молочно-маслянокислое, с выделением углекислого газа и водорода и с образованием молочной и масляной кислоты (см. Ферменты). Обрабатывая гниющую муку едким натром, выделяется триметиламин. Г. белков муки (клейковины) пропорционально их пептонизации; споры и плесень вызывают пептонизацию белков и содействуют их Г. В первых степенях Г. изменение белков муки со спорыньей более, чем в муке с плесенью или в чистой муке. Влияние спорыньи на Г. белков муки со временем возрастает; после продолжающегося Г. разница Г. белков постепенно уменьшается. Неизменившийся пептон не разлагается бромноватисто-натровой солью (BrNaO), а когда начнется загнивание, тогда наступает действие этого реактива с выделением азота, отделение которого увеличивается со степенью гнилости. Спорынья ржи, от грибка Claviceps purpurea, обладает значительной пептонизацией. Можно отличать следующие степени образования гнилостных алкалоидов в ржаной муке: 1) превращение крахмала в глюкозу; 2) брожение с образованием молочной и масляной кислоты; 3) пептонизация белков действием гриба, в присутствии молочной кислоты, и 4) гидратация пептонов с образованием гнилостных алкалоидов.
Трупы павшего скота, с которого содрана кожа, нередко оставляют по степным и лесным дорогам на гниение и пожирание волкам, собакам, птицам и др. Мухи садятся на гниющий труп и разносят заразу на скот и людей. При, зарывании трупов в землю, падалища или скотные насыпи должны быть ограждены и расположены подальше от жилья, лугов, пастбищ. Грунт предпочитается песчаный и падаль закапывается поглубже — не менее 1 саж.; земля утрамбовывается, чтобы не размыли дожди. При Г. трупов заразных, напр. сибиреязвенных (антраксовых), споры (микрококки) не погибают и в земле и могут выноситься на поверхность почвы дождевыми червями, которые наедаются спорами, смешанными с землей, выползают наверх почвы и извергают их с пометом, что служит, вероятно, одним из способов возобновления заразы. Антраксовые споры сохраняют несколько лет заразительность. Ни обработка почвы над трупами погибших от эпизоотий, ни травосеяние не уничтожает заразы (Пастер, Ф. Дарвин).