1.1. Условия работы и питательные потребности

Многие виды молочнокислых бактерий растут не только в анаэробных условиях, но и при доступе молекулярного кисло­рода. Однако в присутствии 0₂ у них не происходит переклю­чения с брожения на аэробное дыхание и не изменяется способ синтеза АТФ (только путем субстратного фосфорилирования). Поэтому молочнокислые бактерии относят к категории аэротолерантных анаэробов.

Характерное свойство молочнокислых бактерий — высокая спиртоус-тойчивость: некоторые виды могут расти на средах с15…18 % этилового спирта, а единичные даже при 24%. Способность расти в средах с низким значением рН также свойственна этим бактериям: многие растут при рН от 5,5 до 8,8, некоторые при рН 2,9—3,2. Это дает им возможность преобладать в кислых субстратах. Границы температур, в кото­рых возможна жизнедеятельность молочнокислых бактерии, довольно широки. Для многих видов оптимальная температура 30—40⁰C, но имеются и термофилы, растущие при 50°С и выше. Некоторые молочнокислые бактерии способны расти при сравни­тельно низкой температуре (до 3°С).

По потребности в питательных веществах молочнокислые бактерии относятся к наиболее сложным микроорганизмам. Из соединений углерода могут использовать незначительное количество веществ, служащих бактериям источником энергии (моно- и дисахариды, органические кислоты).

Молочнокислые бактерии, как правило, нуждаются в сложных органических соединениях азота. Они растут на средах с по­добранными смесями аминокислот, ферментативными или кис­лотными гидролизатами белков — мяса, лактальбумина, казеина, различных сортов муки. Потребность в наборе и количестве отдельных аминокислот варьирует у различных видов. Большин­ству необходимы аргинин. Цистеи, глутаминовая кислота, лейцин, фенилаланин, триптофан, тирозии, валин. Только некоторые молочнокислые бактерии (стрептококки) могут расти на средах, содержащих аммонийные соли в качестве единственных источника азота.

_Большинству молочнокислых бактерий необходимы витамины (рибофлавин, тиамин, пантотеновая. никотиновая₁ фолиевая кислоты, пиридоксаль и др.). Этим в значительной мере объяс­няется влияние на рост бактерий добавок к средам различных растительных экстрактов (картофель, морковь, кукуруза и др.), дрожжевого автолизата и других витаминсодержащих соедине­ний. Выраженная потребность отдельных штаммов молочнокислых бактерий в определенных витаминах, и аминокислотах используется для определения этих соединений _в разнообразных средах до восьми витаминов и до восемнадцати аминокислот). Рост молочнокислых бактерий стимулируют и некоторые пептиды. пурины (аденин_т гипоксантин, гуанин) и пиримидины (урадил, тимин и др.). жирные кислоты (уксусная, олеино­вая), а также лимонная кислота (часто вводит­ся в среды для выращивания бактерий).

2. Брожение углеводов

Гомоферментативные молочнокислые бакте­рии сбраживают глю­козу по фруктозобис- фосфатному пути, или пути Эмбдена — Мейергофа — Парнаса, сходному со спиртовым. Пируват, однако, не декарбоксилируется до адетальдегида, как при спиртовом брожении, а использу­ется непосредственно как акцептор электро­нов (водорода). Обра­зование D (—) -молоч­ной кислоты определя­ется наличием у молоч­нокислых бактерий D- лактатдегидрогеназы, L(+)-молочной кисло­ты — наличием L-лактатдегидрогеназы, а DL- молочной кисло­ты — синтезом двух лактатдегидрогеназ раз­личной стереоспецифичности.

У гетероферментативных бактерий от­сутствуют такие фер­менты пути Эмбдена — Мейергофа — Парнаса, как фруктозо-1,6-бисфосфатальдолаза и триозофосфатизомераза.

Кроме глюкозы молочнокислые бактерии сбраживают и дру­гие сахара. Так, многие гомо- и гетероферментативные виды (L. plantarит, L. brevis и др.) интенсивно используют пентозы, иногда даже активнее, чем глюкозу. Пентозы превращаются в D-ксилулозо-5-фосфат, затем расщепляющийся при участии фосфокетолазы — ключевого фермента гетероферментативного бро­жения — на ацетилфосфат и 3-фосфоглицериновый альдегид, дающие в итоге молочную и уксусную кислоты.

Гетероферментативные молочнокислые бактерии сбражива­ют фруктозу, поскольку у них имеется маннитдегидрогеназа, осуществляю-щая восстановление фруктозы до маннита.

Продукты сбраживания фруктозы — лактат, ацетат, маннит и углекислый газ.

Гомоферментативные (S lactis subsp. diacetilactis и др.) и гетеро-ферментативные (L. dextratiicum и др.) молочнокислые бактерии сбраживают лимонную кислоту с образованием, помимо других про-дуктов, диацетила – ароматического вещества, обусловливающего характерный приятный запах сливочного масла. В реакции, катализируемой цитратлиазой – ключевым ферментом брожения цитрата, последний распадается на ацетат и оксалоацетат.

Ацетат выделяется во внешнюю среду, а оксалацетат декарбоксилируется с образованием пирувата. Диацетил синтезируется в результате реакции ацетил-КоА с «активным ацетальдегидом» (комплекс фермент-оксиэтил-тиаминпирофосфат). При восстановлении диацетила ацетоиндегидрогеназой образуется ацетоин.