Молочнокислые бактерии используются. Молочнокислые бактерии

грамположительных микроорганизмов, сбраживающих углеводы с образованием молочной кислоты как одного из основных продуктов . Молочнокислое брожение стало известно людям на заре развития цивилизации. С тех пор им пользуются в домашних условиях и в пищевой промышленности для переработки и сохранения еды и напитков . Традиционно к молочнокислым бактериям относят неподвижных, неспорообразующих кокковидных или палочковидных представителей отряда Lactobacillales (например, Lactococcus lactis или Lactobacillus acidophilus ). В эту группу входят бактерии, которые используются в ферментации молочных продуктов , овощей . Молочнокислые бактерии играют важную роль в приготовлении теста , какао и силоса . Несмотря на близкое родство, патогенные представители отряда Lactobacillales (например, пневмококки Streptococcus pneumoniae ) обычно исключаются из группы молочнокислых бактерий.

С другой стороны, дальние родственники Lactobacillales из класса актинобактерий - бифидобактерии часто рассматриваются в одной группе с молочнокислыми бактериями. Некоторых представителей аэробных спорообразующих родов Bacillus (например, Bacillus coagulans ) и Sporolactobacillus (например, Sporolactobacillus inulinus ) иногда включают в группу молочнокислых бактерий из-за сходства в метаболизме углеводов и их роли в пищевой промышленности .

В природе молочнокислые бактерии встречаются на поверхности растений (например, на листьях , фруктах , овощах, зёрнах), в молоке, наружных и внутренних эпителиальных покровах человека, животных , птиц , рыб . Таким образом, помимо своей роли в производстве пищи и кормов , молочнокислые бактерии играют важную роль в живой природе, сельском хозяйстве и нормальной жизнедеятельности человека.

Виды

• Одним из наиболее распространенных видов молочнокислых бактерий является Lactococcus lactis . Это неподвижные кокки, не образующие спор , хорошо окрашиваются анилиновыми красителями и по Граму , в молодом виде имеют форму стрептококка . На мясо-пептонном агаре дают точечные круглые колонии , в толще агара - чечевицеобразные. L. lactis разлагает сахар без образования газов на две молекулы молочной кислоты . Наиболее благоприятная для развития температура составляет +30…+35 °C.

Молочнокислый лактококк постоянно встречается в самопроизвольно скисшем молоке. Под воздействием этой бактерии молоко обычно свертывается в течение первых 24 часов. Когда содержание молочной кислоты достигнет 6-7 г на литр, сбраживание сахара прекращается, так как более высокая кислотность губительно воздействует на молочнокислый лактококк. 1

Проведен анализ изученных пробиотических штаммов молочнокислых бактерий: Streptococcus thermophilus, Lactobacterium delbrucku subsp. lactis, Lactobacterium delbrucku subsp. bulgaricus (йогуртные культуры). Все более значительную роль играют специальные культуры, такие как Lactobacterium acidophilus, Lactobacterium casie subsp. rhamnosus, а также бифидобактерии Bifldobactirium lactis, Bifidobactirium longum, которые используют в биопромышленности как самостоятельно, так и в совокупности с другими молочнокислыми бактериями. Например, в йогурты добавляют не только специальные йогуртные культуры, но и бифидобактерии, ароматобразующие бактерии или ацидофильные палочки. Многие штаммы культур, которые используются в молочной промышленности, оказывают стимулирующее и регулирующее действие на организм и обладают антагонистическими свойствами, влияющими на болезнетворные и условно-патогенные микроорганизмы желудочно-кишечного тракта. Предложено использовать пробиотические штаммы, полученные из молочного гриба – это симбиотическая группа бактерий и микроорганизмов рода Зооглея (Zoogloea), используемая для получения молочного продукта, известного как кефир. Изучаемый кефир обладает сильным сокогонным действием, что объясняется содержанием в нем молочной кислоты, казеина, спирта и углекислоты. В нём накапливаются в процессе сквашивания антибактериальные вещества, свободные аминокислоты, ферменты, органические кислоты, витамины и содержится огромное количество живых клеток.

пробиотики

антимикробные вещества

молочнокислые бактерии

биохимические свойства

пробиотических штаммы

микроорганизмы

1. Переваримость питательных веществ корма цыплятами-бройлерами при выпаивании «Лактовит-Н» / В.И. Трухачев, Е.Э. Епимахова, Н.В. Самокиш, Л.А. Пашкова // Вестник АПК Ставрополья. - 2013. - № 2 (10). - С. 81–83.

2. Злыднев Н.З., Светлакова Е.В., Пашкова Л.А. Механизм действия пробиотика «Лактовит-Н» // Совершенствование технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции: сб. научных статей 76-й Региональной научно-практической конференции «Аграрная наука - Северо-Кавказскому федеральному округу». - 2012. - С. 21-26.

3. Влияние «Лактовит-Н» на формирование кишечного микробиоценоза цыплят- бройлеров / В.И. Трухачев, Н.З. Злыднев, Е.В. Светлакова, Л.А. Пашкова // Главный зоотехник. - 2012. - № 8. - С. 22-24.

4. «Лактовит-Н» для цыплят-бройлеров / В.И. Трухачев, Н.З. Злыднев, В.В. Родин, В.В. Михайленко, Л.А. Пашкова // Главный зоотехник. - 2012. - № 7. - С. 31-36.

5. Лапина Т.И., Шпыгова В.М. Морфометрическая характеристика гепатоцитов ягнят // Диагностика, лечение и профилактика заболеваний сельскохозяйственных животных: сб. науч. тр. - Ставрополь, 2001. - С. 67–73.

6. Эффективность отечественного пробиотического препарата при выращивании ягнят в подсосный период / Н.А. Остроухов [и др.] // Овцы, козы, шерстное дело. - 2014. - № 1. – С. 41–42.

Микробы являются постоянными спутниками человеческого организма. Некоторые представители микромира часто сосуществуют с человеком в рамках стабильной и взаимовыгодной экосистемы, осваивая определенные его территории. Сапрофиты, комменсалы, симбионты оказывают организму животных и человека ценные услуги - помогают синтезировать витамины, переваривать и усваивать пищу, эффективно защищают от онкогенных влияний и разрушительных последствий вторжения других, совсем патогенных представителей микромира. Макроорганизм не всегда относится благоприятно к своим собственным микробам - сапрофитам и условно-патогенным микроорганизмам, и поэтому они могут стать источником инфекционной болезни. Но в целом их роль в биологии животных и человека следует оценить как позитивную.

В повседневной обыденной жизни широко распространены и часто используются молочнокислые бактерии. Их используют при употреблении в пищу кефиров, йогуртов, молочнокислых продуктов, купленных в магазине, а в аптеке приобретают препараты для восстановления микрофлоры кишечника после приема антибиотиков.

Люди, которые страдают избыточным весом, вспоминают о чудодейственных микроорганизмах, содержащихся в кефире, а некоторые женщины экономят на косметике, прибегая к лечебному действию молочнокислых микроорганизмов.

Молочнокислые бактерии - это группа микроорганизмов, которая сбраживает углеводы с образованием, главным образом, молочной кислоты. Однако среди молочнокислых бактерий существуют также патогенные и условно-патогенные. Есть зарубежные данные о небезопасности для человека спорообразующих молочнокислых бактерий (B. cereus и B. antracis). Некоторые молочнокислые бактерии обуславливают аромат и вкус кисломолочных продуктов, например ароматобразующие стрептококки (Streptococcus diacetilactis, Streptococcus citrovorus и др.), а также образуют углекислый газ, кислоты и ароматические вещества. Микрофлора кисломолочных продуктов, например кумыса, синтезирует витамины С, Bl, В2. К некоторым важным особенностям штамма Lactobacterium acidophilus, по мнению Брассорта (США), относится его способность выживать в процессе прохождения через желудочно-кишечный тракт человека, вырабатывать антимикробные компоненты. Установлено, что данный штамм улучшает симптомы, связанные с избыточным ростом бактерий в тонкой кишке у больных с хроническим заболеванием почек и при массовой диарее. Кроме этого, снижает у человека уровень ферментов, связанных с превращением прокарциногенов в карциногены. Пропионовокислые бактерии (род Propionibacterium) применяются при выработке сычужных сыров. В результате их жизнедеятельности образуются пропионовая кислота и ее соли, являющиеся ингибиторами плесеней. Некоторые виды (Propionibacterium shermanu) применяют для получения витамина В2. Наибольшее значение для здоровья человека имеют кишечные бактерии рода Bifidobacterium. Они поддерживают нормальный баланс кишечной микрофлоры, являясь ингибиторами патогенных микроорганизмов; обладают иммуномоделирующей активностью; снижают уровень холестерина и концентрацию потенциально опасного аммиака и аминов в крови; имеют противоопухолевую активность, связанную со снижением количественного содержания проканцерогенов, а также способны поглощать канцерогены, образующиеся при жарке мяса; участвуют в синтезе витаминов и других биологически активных веществ (тиамина, рибофлавина, группы К), аминокислот и ферментов (лизоцима и казеинфосфатазы). Установлено, что Bifidobacterium lactis достигает высокого количества клеток, которые улучшают вкус продуктов и устойчивы к кислой реакции среды, вследствие чего имеют высокие адгезивные свойства, т.е. выживаемость в ЖКТ в процессе микробной трансформации. Ацидофильные бактерии могут вырабатывать собственные антибиотики, которые подавляют кишечную палочку, дизентерийные бактерии, сальмонеллы, коагулазоположительные стафилококки и др.; оказывают направленное действие на некоторые метаболические процессы, важные для ускорения восстановления и повышения работоспособности организма. Эти микроорганизмы, приживляясь в кишечнике человека, способствуют уменьшению роста патогенных микроорганизмов, что предотвращает развитие гнилостных и бродильных процессов. Кроме того, ацидофильная палочка помогает организму усваивать молочный белок, что характеризуется повышением кислотности и благоприятствует всасыванию и усвоению солей кальция организмом человека. Термофильные стрептококки придают продуктам плотную консистенцию и чистый кисломолочный вкус. Усиление определенных иммунных показателей соответствует иммунному статусу организма животного и человека. Кисломолочные напитки обладают высокими диетическими и лечебными свойствами. Эти свойства известны с давних времен. Великий русский физиолог И.И. Мечников долголетие болгар объяснял большим потреблением йогуртов. Потребление кисломолочных напитков улучшает здоровье человека, повышает его резистентность к инфекциям и образованию опухолей. Ацидофильные напитки применяются в процессе лечения желудочно-кишечных заболеваний, колита, холецистита, туберкулеза, фурункулеза, детской грудной астмы. Кумыс и куранга используются при лечении незаживающих язв, желудочно-кишечных заболеваний и астмы. Они не только оздоравливают желудочно-кишечный тракт, но и благоприятно действуют на нервную систему и обмен веществ. Продукты, изготовленные из возбудителей молочнокислого брожения, рекомендуется применять при диспепсии, запорах, малокровии, злокачественных опухолях, истощении, потере аппетита, профилактике иных заболеваний. Итак, мы видим, что благодаря своему химическому составу, а также закваскам, используемым при их производстве, молочные продукты обладают высокой физиологической ценностью и поэтому рекомендуются для ежедневного питания человека.

На сегодняшний день известны такие классические культуры молочнокислых бактерий, как Streptococcus thermophilus, Lactobacterium delbrucku subsp. lactis, Lactobacterium delbrucku subsp. bulgaricus (йогуртные культуры), все более значительную роль играют специальные культуры, такие как Lactobacterium acidophilus, Lactobacterium casie subsp. rhamnosus, а также бифидобактерии Bifldobactirium lactis, Bifidobactirium longum. Их используют в биопромышленности как самостоятельно, так и в совокупности с другими молочнокислыми бактериями. Например, в йогурты добавляют не только специальные йогуртные культуры, но и бифидобактерии, ароматобразующие бактерии или ацидофильные палочки. Многие штаммы культур, которые используются в молочной промышленности, относятся к пробиотикам. Они оказывают стимулирующее и регулирующее действие на организм и обладают антагонистическими свойствами, влияющими на болезнетворные и условно-патогенные микроорганизмы желудочно-кишечного тракта.

Наиболее изученными антимикробными веществами, выделяемыми пробиотиками, является группа антибактериальных пептидов - бактериоцинов, разнообразных по уровню активности, спектру и механизму действия (Cascales et al., 2007). Они легко расщепляются ферментами пищеварительного тракта, и поэтому считается, что они могут заменить традиционные химические консерванты (Nes et al., 2007). Lactococcus lactis образует бактериоцин - низин, который с успехом используют для увеличения сроков годности продуктов питания в пищевой промышленности многих стран уже более 50 лет (Cleveland et al., 2001). Но его применение ограничивается относительно узким спектром антимикробного действия, направленным только в отношении грамположительных бактерий, и появлением среди пищевых патогенов устойчивых форм (Kaur et al., 2011).

Установлено, что пробиотические штаммы микроорганизмов дают многоплановый эффект. Например, пробиотики благотворно действуют при диарее, вызываемой клостридиями или ротавирусами, а также связанной с приемом антибиотиков или химиотерапией. Нет сомнений, что пробиотики способны влиять на определенные иммунологические параметры, например усиливать активность фагоцитов (макрофагов) и лимфоцитов.

Доказано, что под действием пробиотиков снижается концентрация токсических веществ в организме человека, активность канцерогенных ферментов, улучшается усвояемость лактозы (особенно важно для людей, которые имеют её непереносимость).

Пробиотики имеют и другие научно обоснованные оздоравливающие свойства: профилактика инфекционных заболеваний, остеопороза, улучшение состояния при аллергических и аутоиммунных заболеваниях, снижение уровня холестерина, регулирование моторики желудочно-кишечного тракта.

Интересным для изучения остается продукт (кефир), полученный из молочного гриба - это симбиотическая группа бактерий и микроорганизмов рода Зооглея (Zoogloea), используемая для получения молочного продукта, известного как кефир. Он также известен под названиями «тибетский гриб», «молочный гриб», «гриб индийских йогов» (в Беларуси).

Молочный гриб появляется вследствие симбиоза около десяти различных микробов, растущих и размножающихся вместе. В состав гриба входят:

• уксуснокислые бактерии,
• лактобактерии,
• молочные дрожжи.

Кефирный продукт, появляющийся в результате жизнедеятельности молочного гриба, является продуктом одновременно и молочнокислого, и спиртового брожения. В кефире содержится не только молочная кислота, но также спирт и углекислый газ.

Полученный продукт обладает сильным сокогонным действием, потому что в нем содержатся молочная кислота, спирт, углекислоты и казеин. Молочная кислота придает напитку не только определенные вкусовые качества, но и определяет его диетические и профилактические свойства. Результатом её работы является активизация выделения пищеварительных ферментов в кишечный тракт и стимулирование их действия. Благодаря молочной кислоте в организме повышается усвоение фосфора и кальция.

Полезное действие кефира обусловлено его подавляющим действием по отношению к ряду микроорганизмов, в том числе и к болезнетворным организмам. Такое действие кефиров обусловлено способностью вырабатывать молочную кислоту и вещества (перекись водорода, уксусная, бензойная кислоты и др.), прекращающие развитие вредных бактерий в кишечнике, что, как правило, приводит к торможению гнилостных процессов и прекращению образования токсичных продуктов распада.

В результате молочнокислого и спиртового брожения содержание большинства витаминов в кисломолочных продуктах возрастает, за исключением ниацина. Свернутое молоко легче переваривается, чем натуральное, за счет изменения главных составных частей молока, поэтому люди, страдающие неусвоением лактозы, могут употреблять ферментированные молочные продукты без риска кишечных расстройств, так как количество лактозы в таких продуктах снижается до минимума благодаря действию микрофлоры закваски.

В кефире накапливаются антибактериальные вещества, органические кислоты, ферменты, свободные аминокислоты, витамины. Питательная ценность кефиров определяется содержанием в них углеводов, белков, минеральных солей и витаминов, которые находятся в легкоусвояемой для организма человека форме. В кефирах содержится около 250 различных веществ, 25 витаминов, 4 вида молочного сахара, пигменты и большое количество ферментов. Питательные вещества кефиров не только сами хорошо усваиваются, но и стимулируют усвоение питательных веществ других продуктов.

Бактерии, находящиеся в кефире, побуждают иммунную систему мобилизовать все силы организма на борьбу с раковыми клетками. Микроорганизмы кисломолочных продуктов играют большую роль в четком пропорциональном накоплении полезных веществ.

Пристальное внимание ученых привлекли полисахариды, содержащиеся в кефире. Результаты исследований свидетельствуют о том, что культура молочного гриба обезвреживает имеющиеся в организме токсины и снижает уровень холестерина в крови. Таким образом, кефир является прекрасным профилактическим средством против продолжительного действия на организм ядовитых веществ и заболеваний сердечно-сосудистой системы. По этой причине курящим людям, диабетикам, а также страдающим избыточным весом нужно обязательно включить в свой рацион кефир.

Лабораторные эксперименты показали, что молочнокислые бактерии, в больших количествах содержащиеся в кефире, нейтрализуют действие так называемых ферментов, которые являются главными виновниками разрастания раковых клеток в кишечнике. Доказано, что молочнокислые бактерии препятствуют развитию рака молочной железы и рака толстой кишки, а также способствуют лечению данных болезней. Ученые считают, что ежедневное употребление кефира в количестве 500 грамм является эффективной мерой профилактики рака.

На основании полученных результатов исследований множества авторов можно утверждать, что культуры микроорганизмов, входящие в состав кефирного продукта молочного гриба, возможно использовать в биотехнологии при производстве пробиотических препаратов, применяемых для профилактики болезней желудочно-кишечного тракта животных и даже человека.

Молочнокислые бактерии известны благодаря способности перерабатывать сахар в молочную кислоту. Этот процесс издавна применялся людьми для консервации продуктов питания, приготовления кормов, изготовления разнообразных молочных продуктов, вина.

Характеристика бактерий

Молочнокислые бактерии являются грамположительными анаэробами. Это означает, что для окислительных процессов и обмена веществ им не требуется кислород. Молочнокислые бактерии относятся к группе (семейству) Lactobacillaceae, которое включает в себя:

Первые два рода наиболее значимы для человека и его хозяйственной деятельности. Несмотря на близкое родство, представителей отряда Lactobacillales наподобие пневмонийных стрептококков обычно не относят к группе молочнокислых бактерий. А полезные бифидобактерии или микробы из рода Bacillus, являющиеся спорообразующими аэробами, иногда причисляют к группе лактобактерий из-за сходства в углеводном обмене и их роли в пищевой промышленности.

Классификация

Классификация молочнокислых бактерий разработана недостаточно. По характеру выделяемых продуктов брожения их разделяют на две группы.

• Гомоферментативные . В результате сбраживания углеводов выделяется в основном молочная кислота. В малых количествах процессу сопутствуют янтарная и фумаровая кислоты, углекислый газ и этанол.
• Гетероферментативные также образуют в результате разложения углеводов молочную кислоту. Наравне с этим примерно половину сахаров они используют на производство уксусной кислоты, диоксида углерода и этанола.

Классификация по форме затруднена, поскольку молочнокислые бактерии относятся к группе изменчивых микроорганизмов. Форма микробной клетки зависит от возраста бактерии, химической среды и условий обитания. Для определения вида лактобактериям создают конкретные условия, используют стандартную среду и проводят исследование культуры в определенном возрасте. Также оценивают тип сбраживания углеводов, потребность в источниках питания, оптическое вращение молекулы молочной кислоты.

Стрептококки

Виды рода Streptococcus по типу брожения относятся к гомоферментативным. При сбраживании более 90% исходных сахаров они превращают в молочную кислоту и лишь малое их количество - в уксусную кислоту и спирт. Наиболее известными представителями являются культуры:

• Str. lactis.
• Str. citrovorus.
• Str. diacetilactis.
• Str. paracitrovorus.
• Str. thermophilus.
• Str. cremoris.
• Str. liquefaciens.

Лактобациллы

В молочной промышленности лактобациллами называют молочнокислые палочки. Они сквашивают молоко намного быстрее, чем кокковые формы, достигая более низких значений рН (около 3,5). Оптимальное развитие лактобациллы показывают в условиях кислой среды с пониженным содержанием кислорода. В природе эти бактерии обитают на поверхности растений, выделяются из слюны и пищеварительного тракта человека и животных.

Отмечено, что стерильно выдоенное молоко не содержит молочнокислых палочек - они поступают в него из внешней среды. Лактобациллы выдерживают кратковременную пастеризацию, но погибают при высоких температурах стерилизации. Поэтому в пастеризованном молоке молочнокислые бактерии значительно снижены, но все-таки присутствуют. Самые распространенные представители рода Lactobacterium:

• L. bulgaricum.
• L. casei.
• L. plantarum.
• L. acidophilum.
• L. brevis.

Основные свойства

Кокковые формы лактобацилл имеют диаметр 0,6 - 1,1 мкм. В культуре кокки расположены одиночно, сдвоенно или цепочками различной длины. Палочки очень вариабельны по форме: от шаровидных до нитевидных форм длиной от 0,7 до 8,0 мкм, одиночные или в цепочках. На морфологию клеток значительно влияет химический состав среды обитания. Молочнокислые бактерии, фото которых представлено ниже, выделены из йогуртовой закваски.

Размножаются лактобактерии в основном делением, описаны случаи перешнуровывания клетки и размножения с помощью гонидий. Доказано наличие фильтрующихся форм и процесса спорообразования.

Где обитают молочнокислые бактерии

Лактобактерии не могут самостоятельно синтезировать аминокислоты и некоторые витамины. По этой причине их нет ни в почве, ни в воде. В естественных условиях их выделяют из содержимого кишечника человека и животных, с поверхности растений. Оптимальной средой для жизнедеятельности молочнокислых бактерий является молоко и молочные продукты.

Источники питания для лактобактерий - это моно- и дисахариды. Некоторые разновидности сбраживают полисахариды, например, декстрозу. Также в качестве источника энергии эти микроорганизмы при определенных условиях используют органические кислоты: яблочную, уксусную, пировиноградную, муравьиную, фумаровую и лимонную. При отсутствии углеродсодержащих субстратов для питания могут перерабатывать аминокислоты.

Молочнокислые бактерии не способны к синтезу органического азота, поэтому требовательны к его содержанию в питательной среде. Также нуждаются они в витаминах, особенно в пуриновых основаниях: биотине, тиамине, пантотеновой, фолиевой кислотах. Все формы лактобацилл устойчивы к повышенной концентрации спирта. При этом они медленнее размножаются, но дольше живут. Так, в осветленных винах молочнокислые бактерии сохраняются до 7 месяцев.

Микроб является мезофильным, реже термофильным. Оптимальная температура для жизнедеятельности составляет + 25 °С... + 30 °С. При + 15 °С брожение значительно замедляется, а при + 45 °С лактобациллы перестают размножаться. Среда обитания молочнокислых бактерий может быть как кислородной, так и без доступа воздуха. Кислород им не нужен, в большинстве случаев он угнетает развитие микробов и препятствует нормальному процессу брожения.

Молочнокислое брожение

Молочнокислым брожением называется процесс анаэробного окисления углеводов, при котором выделяется молочная кислота. В результате молочнокислого брожения бактерии получают энергию, реализуемую для роста и размножения в безкислородных условиях. При этом лактобактерии снижают рН до значений ниже 5, подавляя рост других микроорганизмов.

Гетероферментативное брожение - более сложный процесс. В зависимости от условий и микробной культуры из углеводов образуется различное сочетание молочной и уксусной кислоты с выделением диоксида углерода и этанола.

Молочнокислое брожение в чистом виде применяют в химической промышленности для получения молочной кислоты. Ее широко используют для выделки кожи, в красильном производстве, в фармацевтике, при изготовлении пластмассы и стиральных порошков. В пищевой промышленности молочная кислота требуется для производства кондитерских изделий и безалкогольных напитков.

Не всегда молочнокислое брожение полезно для человеческой деятельности. Самопроизвольно возникающий процесс, начинающийся в молоке, вине, безалкогольных напитках, приводит к порче продуктов. Органолептически это выражается в прокисании, помутнении и ослизнении субстрата.

Пищевая промышленность и лактобактерии

Для производства и консервации различных продуктов широко используются молочнокислые бактерии. Значение их особенно велико в молочном деле.

• Молочная промышленность.

Для получения молочнокислых продуктов стерилизованное молоко или сливки сквашивают путем внесения чистых культур. Они носят название «стартовых заквасок». В зависимости от типа закваски получают разные продукты.

Для производства кефира и кумыса применяют культуры, которые, кроме молочнокислого, обеспечивают и спиртовое брожение. Закваску готовят на основе кефирных зерен, являющихся источником обширного сообщества еще до конца не изученных микроорганизмов (молочнокислые палочки и стрептококки, микрококки и дрожжи).

В процессе изготовления сыров молочнокислые бактерии работают на первом этапе, обеспечивая сворачивание казеина, затем их сменяют пропионовокислые микроорганизмы.

Для получения кисломолочного масла в сливки вносят культуру Str. lactis, Str. cremoris и Leuconostoc cremoris. При добавлении в гомогенезированное молоко L. bulgaricus и Str. thermophilus получают йогурт.

В производстве творога и сыров немецкой группы в молоко вносят закваски, содержащие Str. lactis или L. bulgaricus и Str. thermophilus. А для изготовления твердых сыров на стадии созревания используют культуру L. casei и Str. lactis.

• Виноделие.

При производстве вин широко применяют три рода лактобактерий: Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc. В основном это гетероферментативные кокки, обеспечивающие брожение по яблочно-молочному типу в высококислотных винах. При этом они сбраживают яблочную кислоту и не затрагивают другие химические компоненты вина. Лактобактерии могут испортить напиток, вызвав молочнокислое брожение. В результате появляются такие пороки вина, как прогоркание, ожирение, разложение винной кислоты.

• Хлебопечение.

В хлебе обнаруживают около 70 вкусовых и ароматических веществ, среди них 28 кислот, 11 спиртов, 28 карбонильных соединений, 6 эфиров, метилмеркаптан и аммиак. Молочнокислые бактерии принимают участие в образовании большинства из них. Наибольшее значение лактобациллы имеют для производства ржаного хлеба. Закваска придает тесту упругость, разрыхляет его и способствует подъему. Кислотность теста - важный показатель качества. При производстве пшеничного хлеба лактобактерии играют незначительную роль, в основном процесс зависит от дрожжевых культур. Основными составляющими молочнокислых заквасок для подготовки теста являются L. brevis, L. plantarum и L. fermenti.

• Консервирование мяса и рыбы.

Молочнокислые бактерии применяются при изготовлении салями и сервелата, других колбасных изделий, при созревании рыбы слабого посола. Молочная кислота ускоряет процесс консервирования и придает продуктам ценные вкусовые качества.

• Биологическое консервирование овощей и фруктов.

Заготовки проводятся по тому же принципу, что и силосование корма. Углеводы растений под воздействием молочнокислых бактерий превращаются в молочную и уксусную кислоты, которые являются прекрасными консервантами.

Квашеная капуста и огурцы, моченые яблоки, помидоры и арбузы - вот пример простых заготовок на зиму. Так, в порезанной и хорошо утрамбованной капусте с небольшим добавлением соли начинается спонтанный процесс брожения, в котором принимают участие сначала Leuconostoc, а позднее L. plantarum.

Роль в сельском хозяйстве

Силосование корма - это лучший способ заготовки и сохранения зеленой массы. Для создания необходимых условий исходное сырье (траву, зеленую массу кукурузы, ботву) укладывают в специальные силосные ямы, тщательно утрамбовывают и накрывают слоем земли. При этом создаются условия, в которых основная часть микробов погибает, а молочнокислые бактерии перерабатывают углеводы растений до тех пор, пока концентрация молочной кислоты не составит 60 % и более, а кислотность силоса не достигнет рН 4.5. Кроме молочной, в силосе накапливается и уксусная кислота. Для завершения процесса требуется около одного месяца.

Микрофлора в кишечнике человека

В кишечном тракте человека обитает множество молочнокислых микроорганизмов, называемых лакто- и бифидобактериями. Продукт их метаболизма - молочная кислота - обладает рядом положительных моментов.

• Стимулирует перистальтику кишечника.
• Уменьшает газообразование.
• Стимулирует выделение пищеварительных соков.
• Улучшает усвояемость кальция, фосфора и железа.

Кроме того, лактобактерии обладают способностью противостоять различным патогенным микробам. За счет выработки биологически активных веществ (органические кислоты, перекись водорода, антибиотики и бактериоцины) происходит вытеснение опасных для деятельности кишечника микроорганизмов. Если в содержимом химуса молочнокислые бактерии снижены по количеству, то их место занимает условно-патогенная микрофлора. На основе выделенных из кишечника человека и животных штаммов разработаны лекарства, улучшающие состояние больного при многих инфекциях.

Что такое пробиотики

Еще в начале XX века знаменитый русский ученый Илья Ильич Мечников провел ряд экспериментов по восстановлению микрофлоры кишечного тракта человека с помощью культуры молочнокислой палочки L. bulgaricus . В результате исследований Мечников разработал первый пробиотик - «мечниковскую простоквашу», которую в течение многих лет употреблял сам, назначал пациентам и рекомендовал пить всем знакомым.

В настоящее время пробиотики - класс лекарственных препаратов, направленный на восстановление естественной среды организма. Многолетние изучения доказали эффективность применения пробиотиков (в том числе и лактобактерий) в различных клинических случаях.

Молочнокислые пробиотические бактерии широко применяются в медицине для профилактики и лечения острых и хронических заболеваний кишечника, дыхательных путей, для восстановления кишечной микрофлоры и стимуляции иммунитета. Принимать культуры пробиотиков можно как в виде таблеток и порошков, так и в натуральном виде (кефир, простокваша, ацидофильное молоко, йогурты и другие продукты молочной промышленности).

молочнокислый брожение бактерия гомоферментативный

Молочнокислые бактерии, микробы, вызывающие в молоке (молочных продуктах) молочнокислое брожение, выражающееся в сбраживании молочного сахара в молочную кислоту; вследствие образования кислоты происходит свертывание молока. К Молочнокислым бактериям относятся палочки и кокки. Первые принадлежат к ацидофильным бацилам и обладают их свойствами; по классификации Лемана и Неймана палочки вместе с другими ацидофильными бацилами образуют группу «Plocamobacteria», а по Гейму и Шлирфу (Heim, Schlirf) - группу ацидобактерий. По американской классификации (Bergey) все Молочнокислые бацилы образуют особый вид-Lactobacil-laceae. Важнейшими представителями группы являются Вас. bul-garicus, Вас. caucasicus и другие. Мечниковым Вас. bulgaricus предложен для замещения «дикой» флоры кишечника у человека; Bact. mazun, 2,7-21 м в длину и 1 - 1,1 м в ширину, неподвижная, Грам-положительная палочка; не растет на обыкновенных питательных средах; на агаре с молочной сывороткой образует колонии с неровным краем и волосовидными отпрысками в окружающую среду. Содержится в мацуне, молочном продукте, изготовляемом в Армении. Повидимому идентична с LactobaC. caucasicus.-L actobac. lactis acidi Leichmann. Кроме перчисленных к молочнокислым бактериям относятся Lactobacillus Boas-Op р 1 е г i, встречающийся в желудочном содержимом, главным образом при раке желудка; Lactobacillus helvetieus (син. Вас. caseiFreudenreich"a), выделенный из кислого молока и сыров; Lactobacillus bu-sae asiaticus (Bact. busae asiaticae Tschekan), выделенный из бузы, и друг. - Микробом, всего чаще вызывающим скисание молока на холоду, является Streptococcus acidi lactici (Grotenfeldt) или по американской классификации-Streptococcus lacticus (Lister) Lonis. Для получения наилучшего роста всех видов молочнокислых микробов Омелянский рекомендует агар Коанди (Kohendy): 1 л молока кипятят 5 минут, добавляют 1,5 см3 соляной кислоты и фильтруют через холст. Полученную сыворотку слегка подщелачивают и на 1 л прибавляют 300 смг воды, 3 г желатины, 15 г. пептона и 20 гагара. Смесь прогревают в автоклаве, фильтруют и стерилизуют. Молочнокислые бактерии имеют большое значение в молочном хозяйстве, так как они участвуют в образовании различных молочнокислых продуктов (простокваша, лактобацилии, сметана, творог, сыры, кефир, кумыс, и др.).

В природе молочнокислые бактерии встречаются на поверхности растений (например, на листьях, фруктах, овощах, зёрнах), в молоке, наружных и внутренних эпителиальных покровах человека, животных, птиц, рыб (например, в кишечнике, влагалище, на коже, во рту, носу и глазах). Таким образом, помимо своей роли в производстве пищи и кормов, молочнокислые бактерии играют важную роль в живой природе, сельском хозяйстве и нормальной жизнедеятельности человека. Влияние ускоренной индустриализации производства молочнокислых бактерий, основанной на небольшом числе адаптированных для заводов штаммов, но природное разнообразие этих бактерий и здоровье человека пока остаётся не изученным.

Наши знания в микробиологии, генетике и биологии плазмид молочнокислых бактерий быстро идет вперед. Исследования распутывают молекулярные механизмы передачи генов, контроля и экспрессии.

Lactococcus lactis и Lactococcus cremoris прежде всего молочнокислые бактерии рода Streptococcus . Эти организмы развиваются естественно в молоке и были среди первых родов молочнокислых бактерий, изученными микробиологами. Они способны обладать N антигенной структурой в клеточной стенке.

Их роль в молочнокислом брожении и полезность как культуры стартера возобновила интерес в микробиологии и генетике, особенно с новейшей разработкой переноса гена и систем клонирования. Эти открытия дают возможность направлять генетические усовершенствования существующих культур стартера, используемых в молочной промышленности. Этот подход комплектует классические программы усовершенствования культур для того, чтобы увеличить невосприимчивость к бактериофагу, установить надежность и активность культуры при устранении нежелательных свойств. Использование микроорганизмов продовольственных сортов как основных бактерий для создания генетически проектируемых белков обеспечивает дополнительный стимул для более детального генетического анализа.

Ó ИжГСХА, 2006

Ó Главатских Н.Г.

ПРАВИЛА РАБОТЫ И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

1. Для лабораторных работ иметь отдельную тетрадь.

2. Выполняя анализы, соблюдать осторожность, не оставлять без присмотра свою работу. Работать стоя, вбелом халате. На столе не должно быть посторонних предметов, кроме тетради.

3. Выполняя задание, строго придерживаться методик: исполь­зовать те реактивы и в таких количествах, которые указаны в ме­тодиках.

4. Запрещается выливать в раковину концентрированные кислоты во избежание порчи канализационных труб. Кислоты сливать в специальную посуду с этикетками.

5. Нельзя нагревать химическую посуду на плитках без асбес­товой сетки.

7. Нельзя использовать реактивы без этикеток.

8. Битую посуду, отработанные фильтры, бумагу выбрасывать в специальные емкости.

9. При ожогах кислотами (HNO 3 ; H 2 SО 4 ; НС1; Н 3 РО 4) пора­женное место промыть водой, приложить примочку 2-3%-ного раствора соды, риванола (1:100) или фурацилина (1:5000).

10. При ожогах щелочами пораженное место промыть водой и наложить повязку 5%-ного раствора уксусной, лимонной или дру­гих слабых кислот. При ожоге формалином обожженное место про­мыть 5%-ным раствором нашатырного спирта (аммиака) или водой.

11. При термических ожогах первой степени (покраснение) на обожженное место наложить вату, смоченную 96°-ным этиловым спиртом. При появлении пузырей наложить вату, смоченную 3-5%-ным раствором маргарганцевокислого калия или 5%-ным раствором танина.

12. При попадании кислоты или щелоча в глаза, немедленно про­мыть их обильно водой, при ожоге кислотой - 2-3%-ным раство­ром бикарбоната натрия, а при ожоге щелочью - 2%-ныы раство­ром борной кислоты, при попадании аммиака - 0,5-1%-ным раст­вором квасцов.

13. При ожогах полости рта кислотами, прополоскать рот 5%-ным раствором бикарбоната натрия, щелочами - 3%-ным ра­створом уксусной кислоты или 2%-ным раствором борной кислоты.

14. В исключительных, случаях при отравлениях щелочами по­страдавшему дать выпить молоко или 2%-ный раствор уксусной или лимонной кислоты, при отравлении кислотами - воду со льдом, 1%-ный раствор питьевой соды.

МОЙКА ЛАБОРАТОРНОЙ ПОСУДЫ

Для мойки посуды применяют моющие порошки и пасты, 0,5- 2%-ный раствор кальцинированной соды, 10%-ный раствор тринатрийфосфата, 0,2-1%-ный раствор каустической соды, хромовую смесь. Для ее приготовления к 0,5 л концентрированной серной кислоты добавить при перемешивании 50-60 г мелкого растертого бихромата кали». Смесь используется до приобретения зеленого оттенка.

Посуду ополоснуть теплой, водой, затем вымыть ершиками в теплом растворе моющего средства, тщательно ополоснуть внача­ле водопроводной, затем дистиллированной водой. Со стенок вы­мытой посуды вода должна стекать равномерно, не оставляя ка­пель и полосок. При необходимости посуду высушить в сушильном шкафу.

Содержимое жиромеров тщательно взболтать ивылить в спе­циальную посуду с этикеткой, ополоснуть теплой водой, вымыть ер­шами в горячем 1 %-ном растворе соды, затем 2-3 раза ополоснуть чистой водой, встряхнуть и высушить.

Пробки жиромеров ополоснуть теплой водой, вымыть моющим раствором, ополоснуть водой и высушить насалфетке.

МИКРООРГАНИЗМЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ

Молочнокислые бактерии широко распространены в приро­де. Они находятся в почве и на растениях, с частицами кото­рых попадают в молоко. Так как молоко и молочные продук­ты являются для них благоприятной средой, то они хорошо размножаются в них. Следовательно, чистые культуры молоч­нокислых бактерий можно выделять из почвы, растений, моло­ка и молочнокислых продуктов.

В качестве источника молочнокислых бактерий, обладаю­щих большой энергией кислотообразования, используют моло­ко и молочные продукты. Виды, медленно развивающиеся в молоке и способствующие улучшению вкуса и аромата продук­та (ароматообразующие бактерии), находятся в молоке в не­большом количестве и их легче выделять с растений.

По морфологическим признакам различают шарообразные и палочковидные формы молочнокислых бактерий. По культуральным и биохимическим свойствам они делятся на две груп­пы. К первой группе относят виды, сбраживающие молочный сахар с образованием в качестве основного продукта молочной кислоты (гомоферментативные); ко второй - виды, образую­щие при сбраживании молочного сахара, кроме молочной кис­лоты, значительное количество летучих веществ (гетероферментатиипые).

Молочнокислые бактерии различают также по их отноше­нию к температуре. Оптимальная температура развития одних находится около 30-35°С (мезофильные), а других - около 40-45°С (термофильные).

Молочнокислые стрептококки. К молочнокислым стрептотоккам относятся Str. lactis, Str. cremoris и др.

Str. lасtis (молочнокислый стрептококк) имеет клетки овальной формы (рис. 1), Они располагаются чаще всего в виде диплококков, а при размножении в молоке (до образова­ния сгустка)-копоткими цепочками. При росте на поверхно­сти твердых питательных сред микроорганизмы образуют мел­кие каплевидные колонии; глубинные колонии имеют форму чечевичек. Оптимальная температура роста находится и пределах 30-35°С; при этой температуре они свертывают молоко через 10- 12 ч (при посеве в 10 мл стерильного молока небольшого коли­чества свежей культуры). При свертывании молока образует­ся ровный, плотный сгусток с колющейся консистенцией. Расы, образующие тягучую консистенцию, для приготовления боль­шинства молочных продуктов непригодны.

При развитии Str. lactis кислотность в молоке возрастает до 110-120°Т. Слабые расы образуют предельную кислотность не выше 90-100°Т. Молоко, сквашенное Str. lactis , имеет чи­стый кисломолочный вкус и аромат. Некоторые расы способ­ствуют появлению нечистого и других пороков запаха и вкуса.

Str. lactis применяют при производстве кисломолочных про­дуктов, кислосливочного масла и сыров.

Str. cremoris (сливочный стрептококк) не отличается от Str.lactis по форме клеток, но они чаще располагаются це­почками (рис. 2). Форма и величина колоний сходна с формой и величиной колоний Str. lactis .

Оптимальная температура развития 20-25°С. Молоко сква­шивается при этой температуре через 12 ч с образованием ров­ного, плотного сгустка сметанообразной консистенции. Пре­дельная кислотность, образуемая Str. cremoris в молоке, - приблизительно 110-115°Т. Вкус и запах сквашенного молока чистый, кисломолочный.

По биохимическим свойствам Str. cremoris близок к Str. lactis . Отличаются они по способности сбраживать мальтозу и декстрин и образованию аммиака из аргинина, а так же по максимальной температуре роста. Str. cremoris употребляют при приготовлении тех же продуктов, что и Str. lactis .

Ароматообразующие бактерии образуют в молоке и молочных продуктах повышенное количество летучих кислот (уксусной и пропионовой) и ароматические вещества (диацетил, эфиры). Большинство этих микроорганизмов сбражива­ют лимонную кислоту, так как содержат фермент интразу. Из­вестны ароматообразующие бактерии: Str. citrovorus, Str, paracitrovorus u Str. diacetilactis .

Клетки их несколько мельче, чем у Str. lactis и Str, cremoris , и располагаются отдельными клетками, диплококка­ми и цепочками различной длины. При росте на твердых пита­тельных средах эти бактерии образуют круглые каплевидные с ровно очерченным краем поверхностные колонии; глубинные колонии - лодочкообразные. У некоторых ароматообразующих бактерий (Str. diacetilactis ) глубинные колонии па твер­дой среде с 3% агара имеют разветвленную форму.

Оптимальная температура развития ароматообразуюших бактерий около 30°С, хотя Str. diacetilactis , по-видимому, хоро­шо развивается и при 35°С.

Энергия роста и кислотообразования в молоке у ароматообразующих бактерий неодинакова: Str. citrovorus слабо разви­вается в молоке и не вызывает его свертывания. Str. paracit­rovorus размножается несколько быстрее и вызывает свертынанне молока при оптимальной температуре роста через 2-3 дня. Str. diacetilactis - наиболее энергичный кислотообразователь из ароматообразующих бактерий. Однако продолжительность свертывания молока отдельными штаммами различна: более активные свертывают молоко за 16-18 ч, а у менее активных время свертывания увеличивается до 48 ч.

Ароматообразующие бактерии улучшают вкус и аромат мо­лочных продуктов; их используют вместе со Str. lactis, Str. cremoris в заквасках для кисломолочных продуктов, кисло-сливочного масла и сыров. Наиболее ценным является Str. diacetilactis образующий диацетил, который сообщает продукту приятный аромат.

К Str. diacetilactis близок Str. acetoinicus , но он не образует диацетила, а способствует накоплению значительного количест­ва ацетоина - вещества, не создающего аромат в молочных продуктах.

Str. acetoinicus быстро сквашивает молоко (подобно энер­гичным кислотообразователям Str. lactis и Str. cremoris ) и об­разует большое количество летучих кислот. Его можно приме­нять в заквасках для творога, сметаны и обыкновенной про­стокваши.

Str. thermophilus (термофильный стрептококк) но расположению клеток под микроскопом сходен со Str. cremoris . Его клетки несколько крупнее Str. cremoris и располагаются цепочками разной длины (рис. 3). Оптимальная температура развития термофильного стреп­тококка находится в пределах 40-45°С. При росте на твердых питательных средах он образует поверхностные колонии ок­руглой формы с зернистой структурой и глубинные лодочкообразные, иногда с выростом

При оптимальной тем­пературе развития Str. thermophilus свертывает молоко за 12-14 ч, обра­зуя ровный плотный сгу­сток сметанообразной консистенции. Вкус и аро­мат сквашенного молока приятный, кисломолоч­ный. Предельная кислот­ность 110-115°Т. Некото­рые расы термофильных стрептококков образуют небольшое количество диацетила; они являются особенно ценными, так как в значительной степе­ни улучшают качество продукта.

Термофильный стрептококк сбраживает сахарозу, поэтому для его выделения к питательной среде, не содержащей угле­воды, целесообразно добавлять сахарозу.

Термофильный стрептококк применяют вместе с болгар­ской палочкой при приготовлении южных простокваш (мечниковской, мацони, мацуна). Кроме того, он играет важную роль при созревании сыров с высокой температурой второго нагрева­ния (швейцарский, советский).

Молочнокислые палочки. Они обычно всегда находятся в молочных, мясных и растительных продуктах, в кишечнике че­ловека и животных. Устойчивость их к кислоте и соли, способ­ность развиваться при различных температурах, при наличии и отсутствии воздуха способствует распространению молочнокис­лых палочек. В отличие от молочнокислых стрептококков, ко­торые не развиваются при рН 3,8, молочнокислые палочки развиваются при этой реакции среды. Лучшая реакция среды для их развития - рН 6,5.

Промышленное значение их очень велико. Их применяют при приготовлении южных простокваш, сыров и т. д.

Как и стрептококки, молочнокислые палочки по образова­нию побочных продуктов брожения (уксусная кислота, углекислота, спирт и др.) разделяются па гомоферментативных и гетероферментатнвных. К гомофермептативным относятся термобактерии и стрептобактерии; к гетероферментативным - бетабактерии.

Термофильные молочнокислые палочки (термобактсрии). Эти микроорганизмы - энергичные кислотообразователи. Оп­тимальная температура их развития 40-45°С, при которой они вызывают свертывание молока через 12 ч. Предельная кислот­ность молока может достигать 300-350°Т. Клетки термофильных молочнокислых палочек крупные (иногда зернистые), располагаются отдельными клетками пли цепочками. Поверхностные колонии па твердой питательной среде локонообразные, глубинные - в виде кусочков ваты пли «паучков» (рис. 4). Вкус молока, сквашенного термофильными молочнокислыми палочками, чистый, кислый; сгусток - ров­ный, плотный.

Lactob. helveticum (сырная палочка) растет при температуре 22-50°С. Предельная кислотность в молоке до­стигает 200-300°Т. Некоторые расы могут развиваться при со­держании в среде 5,5% поваренной соли.

Lactob. bulgaricum (болгарская палочка) растет при температуре 22-53°С. Предельная кислотность в молоке достигает 200-300°Т.

Lactob. acidophilum (ацидофильная палочка) ра­стет при температуре 22-48°С. Продельная кислотность в мо­локе достигает 200-250°Т. Устойчивы к желчи.

Lactob 1actis близка по своим свойствам к Lactob. bulgaricum . Растет при 22-50°С. Предельная кислотность в молоке достигает 110-180°Т.

Мезофильные молочнокислые палочки (стрептобактерий). Клетки стрептобактерии мельче клеток термобактерий и часто располагаются цепочками. Колонии на поверхности питатель­ных сред чаще круглые с очерченным краем, глубинные - лодочкообразные. Оптимальная температура развития около 30°С.

Активность стрептобактерий в молоке меньше, чем термо­бактерий - даже при оптимальной температуре свертыналие молока наступает через 2-3 дня. Предельная кислотность мо­жет достигать 180-200°Т. Сгусток молока - ровный, плотный. Вкус - чистый, кислый. Сбраживает значительное количество углеводов. В молоке и молочных продуктах чаще встречаются два вида стрептобактерий.

Lactob. casei (рис. 5, а) играет важную роль в созре­вании сыров. Предельная кислотность в молоке достигает 80- 180°Т. Некоторые расы могут развиваться при содержании в среде 5,5% поваренной соли. Не сбраживает арабгшозу, раф­финозу, рамнозу, глицерин.

Lactob. plantarum (рис. 5, б) участвует в созрева­нии сыров. Некоторые разновидности вызывают образование ржавых пятен на поверхности сыров. Предельная кислотность в молоке достигает 180°Т. Не сбраживает рамнозу, глицерин и крахмал.

Бетабактерии. Клетки бетабактерий (рис. 6) мелкие, обра­зуют на твердых питательных средах колонии, похожие наколонии термофильных молочнокислых палочек. Кислотность мо­лока при их развитии низкая и сгустка не образуется. При до­бавлении дрожжевого автолизата развитие бетабактерий зна­чительно усиливается и кислотность молока может достигать 150-160°Т. При сбраживании лактозы образуется молочная кислота и большое количество летучих кислот. Сбраживают глю­козу, мальтозу, раффинозу, арабинозу.

В молочных продуктах встречаются Betabacterium caucasicum (в кефирных зернах и кефире) и Betabacterium breve.