Распространение и взаимоотношения с другими организациями

Лактобактерии - одна из наиболее широко распространенных групп микроорганизмов, содержащихся в филлосфере: на листьях, стеблях, овощах и фруктах, в верхних горизонтах - почвы, аккумулируясь в ризосфере дикорастущих, а особенно, культурных растений. Обитают молочнокислые бактерии в желудочно-кишечном тракте человека и животных. В большом количестве они содержатся в толстом кишечнике, особенно богат ими кишечник долгожителей.

В природе, находясь в симбиозе с другими организмами, необходимые для своей жизнедеятельности питательные вещества лактобактерии получают из выделений корней и надземных органов растений; продуктов метаболизма почвенных и ризосферных микроорганизмов; в выделениях пищеварительного тракта человека и животных.

Молочнокислые бактерии обнаруживают во всех растительных и животных продуктах, которые человек создал в процессе своей деятельности, содержащих достаточное количество сбраживаемых углеводов, продуктов распада белков, витамины. Развиваясь, молочнокислые бактерии вступают во взаимоотношения с другимм организмами.

Антагонизм лактобактерий обусловлен в первую очередь наличием молочной кислоты, которую они продуцируют, а также выработкой антибиотиков. Например, Lact.lactis синтезирует низин, Lact. cremoris – диплококцин, L. acidophilus – ацидофилин и лактоцидин, L. plantarum – лактолин, L. brevis – бревин и др. Некоторые бактерии этой группы выделяют лизоцин.

Значительное число молочнокислых бактерий – антагонисты по отношению к видам родов Klebsiella, Shigella, Proteus, Staphylococcus, Enterobacter и многим другим микроорганизмам. Ряд видов лактобактерии стимулирует образование интерферона. Молочнокислые бактерии играют определенную роль в создании феномена долголетия людей. Выделенные от домашних и диких животных, насекомых, рыб эти бактерии оказывают сильное цидное или статическое действие на возбудителей коли-бактериозов этих животных.

Впервые отмеченные И.И.Мечниковым антагонистические свойства молочнокислых бактерий, все шире и шире используются для борьбы с условно-патогенной и патогенной микрофлорой не только человека, но и сельскохозяйственных животных. Имеются данные о их положительном действии при лучевых поражениях, содействуя выведению радионуклеидов.

И молочнокислые бактерии, и дрожжи давно приспособились к совместному обитанию в одних и тех же субстратах. Люди с незапамятных времен используют их для приготовления продуктов питания.

Использование молочнокислых бактерий Молочная промышленность

При обычных условиях получения свежее молоко всегда содержит какое-то количество микроорганизмов, не содержать бактерии могут только последние порции удоя, если внутренняя среда животного не подвержена обсеменению микроорганизмами. Источником контаминации может быть вымя, кожа животного, аппаратура, посуда, обслуживающий персонал, воздух и т.д.

При соблюдении санитарных правил в молоке встречаются микрококки, небольшое количество энтерококков. Загрязненное молоко содержит большое число микроорганизмов, достигающее сотни тысяч и даже миллионов в 1 мл, среди которых энтеробактерии, молочнокислые и гнилостные бактерии.

Хранение молока при температуре выше 10⁰С ведет к смене развития определенных групп микроорганизмов. Скорость процесса и длина каждой фазы развития зависит от начальной концентрации микроорганизмов, их спектра и температуры при которой хранится молоко, от индивидуальных свойств животного.

Бактерицидная фаза. После дойки размножения бактерий не отмечается, в некоторых случаях концентрация их даже снижается, что связано с присутствием веществ ферментативной природы – лактенин 1 (в молозиве) и лактенин 2 (в молоке).

По данным Давыдова и Шафирьян продолжительность бактерицидной фазы колеблется в зависимости от температуры хранения следующим образом:

Температура хранения, ⁰С 37 30 25 10 5 0

Продолжительность фазы, ч <2 <3 <6 <24 <36 <48

Фаза смешанной микрофлоры. В начале характеризуется развитием всех групп микроорганизмов, присутствующих в молоке, в конце – преобладают молочнокислые бактерии, кислотность молока повышается.

Фаза молочнокислых бактерий. Полное господство лактобактерий над всей остальной микрофлорой. Происходит сквашивание молока. При этом отмечена замена лактококков на лактобациллы. Скорость происходящего в молоке изменения зависит от температуры хранения.

Фаза дрожжей и мицелиальных грибов. Наступает при высокой кислотности молока, когда невозможен рост других микроорганизмов.

Из плесеней развиваются Oidium, Penicillium, Aspergillus, из дрожжей главным образом молочные и Mycoderma, другие виды дрожжей развиваются значительно слабее.

В результате деятельности плесеней, потребление ими молочной кислоты и нейтрализации среды щелочными продуктами разложения белков, кислотность понижается. Сгусток молока полностью исчезает, создаются благоприятные условия для развития гнилостных бактерий, которые способствуют полному разложению белков.

Для сохранения молока применяют тепловую обработку: пастеризацию или стерилизацию. Пастеризация проходит при различных режимах, например, при 63-65⁰С в течение 30 мин, при 74-76⁰С в течение 15-20 мин, при 85-87⁰С без выдержки. Стерилизация молока чаще всего осуществляется при 105-115⁰С в течение 30 мин.

Молочнокислое брожение играет ведущую роль при получении молочнокислых продуктов, масла, сыра. Повышенная стойкость кисломолочных продуктов, простота их приготовления способствуют широкому распространению их среди населения. Эти продукты не только высокопитательны, но обладают лечебным свойствам. Они усваиваются организмом легче и быстрее, чем цельное молоко (таблица 5).

Таблица 5 - Усвояемость молока и простокваши, %

Время, ч	Молоко	Простокваша
1	32	91
2	36	92
3	44	95,5

Такую резкую границу в усвояемости молока и простокваши объясняют химическими изменениями белков в процессе сквашивания, а наличие молочной кислоты в кишечнике повышает усвоение организмом кальция и фосфора.

Для обеспечения активного брожения используют жидкие и сухие закваски. В состав их входят чистые культуры определенных видов молочнокислых бактерий. При подборе компонентов учитывают специфические свойства изготовляемого продукта: характер взаимоотношения между компонентами заквасок; устойчивость молочнокислых бактерий к естественным ингибиторам, антибиотикам и дезинфицирующим веществам, находящимся в молоке.

Молочнокислые бактерии заквасок должны быть устойчивы к бактерифагам, естественными источниками которых служат почва и растения. В молоко они попадают из кормов, кожи, вымени и т.д. Во избежание обсеменения бактериофагом производят нагревание молока до 90⁰С не менее 30 мин или чередование заквасок, содержащих неродственные по фогочувствительности штаммы.

Кисломолочные продукты можно подразделить на две группы – приготавливаемые на заквасках мезофильных лактобактерий (температурный оптимум роста ~ 30⁰С) и на заквасках термофильных молочнокислых бактерий (температурный оптимум роста ~ 40⁰С).

Для получения простокваши обыкновенной применяют Lactococcus lactis, Lact.lactis subsp. diacetilactis. Они же, а также Lact. cremoris входят в закваски и для получения сметаны. Творог изготавливают с применением Lact.lactis и Lact.lactis subsp. diacetilactis. Чтобы ускорить процесс получения этого продукта в ряде случаев используют равные количества термофильных и мезофильных лактококков, а сквашивание ведут при 38-40⁰С.

В России при приготовлении кисломолочных напитков "Южный", "Снежок", ряженки, варенца, йогурта применяют термофильные лактококки и лактобациллы (L.bulgaricus).

Ацидофильную пасту и ацидофильное молоко получают, сквашивая пастеризованное молоко L.acidophilus. Кефир, кумыс, чал, курунгу готовят с использованием многокомпонентных заквасок, в состав которых входят молочнокислые бактерии, дрожжи, уксуснокислые бактерии. В кумысе выделяют L.bulgaricus, Lact.thermophilus, Sacch.lactis, Sacch.cartilaginosus, Acetobacter aceti.

В качестве заквасок для кефира используют "кефирные грибки", искусственные закваски. Тело "грибка" – переплетение нитевидных грамположительных бактерий, на поверхности грибка в уплотненном слое находятся дрожжи и молочнокислые лактококки, а уксуснокислые бактерии – во внутреннем рыхлом слое. Уксуснокислые бактерии способствуют созданию густой консистенции закваски кефира, его специфического вкуса.

При приготовлении кисло-сливочного масла в закваски вводят Lact.lactis, Lact.cremoris в качестве кислотообразователей, а Lact.lactis subsp. diacetilactis – продуцента ароматических веществ (диацетила, ацетона). Закваска, состоящая из L.bulgaricus, L.acidophilus, Lact. lactis subsp. diacetilactis, а также закваска, включающая Lact.thermophilus и Lact.lactis subsp. diacetilactis используется при получении масла поточным способом.

Под действием сычужного фермента, протеаз молочнокислых бактерий, являющихся основными среди входящих в сыры микроорганизмов, происходит созревание сыров. В протеолитическом расщеплении белков и расщеплении жира молока установлена важная роль молочнокислых бактерий. Между степенью созревания сыра, его вкусом, ароматом, содержанием в нем свободных аминокислот имеется прямая зависимость. Ведущую роль в образовании характерного запаха сыра отводят продуктам превращения аминокислот. Лейцин и валин служат предшественниками 3-метилбутанола, 2-метилпропаната – придающих специфический запах и вкус сыру чеддер. Газообразующие штаммы лактобактерий, пропионовокислых бактерий создают определенный рисунок – глазки. Молочнокислые бактерии способствуют подавлению жизнедеятельности нежелательных маслянокислых бактерий. Состав их определяется технологией приготовления сыра.