Збудники молочнокислого бродіння

Група молочнокислих бактерій має значну різно­рід­ність як за морфологічними, так і за біохімічними властивостями. Тут зустрі­чаються і кокові форми у вигляді коротких або довгих ланцюгів (дип­ло­коки і стрептококи), і палички різних розмірів. Щодо тем­ператури, більшість молочнокислих бактерій відноситься до мезо­філів. Разом з тим, деякі види наближаються до психрофілів, інші є перехідними до термофілів.

Щодо питань біохімічних показників, зустрічаються типові молочнокислі бактерії (викликають процес типового молочнокислого бродіння), і нетипові (викликають процес нетипового молочнокислого бродіння).

Для всіх молочнокислих бактерій спільними є такі ознаки: всі молочнокислі бактерії (як кулясті, так і паличкоподібні) нерухомі, спор не утворюють, грамдодатні. За способом дихання всі молочнокислі бактерії відносяться до факультативних анаеробів і як продукт обміну утворюють молочну кислоту. Молочнокислі бактерії можуть перетворювати в молочну кислоту моно- і дисахариди. Крохмаль та інші полісахариди молочнокислі не ферментують. Окрім здатності збуджувати молочнокисле бродіння, деякі молочнокислі бактерії мають протеолітичну здатність, тобто можуть розкладати білкові речовини до амінокислот. При цьому різні види молоч­нокислих бактерій мають різну протеолітичну активність. Протеолітичні ферменти, які є в клітинах молочнокислих бактерій, головним чином відносяться до ендоферментів і діють на білки навколишнього середовища тільки після відмирання клітини та ії автолізу.

Молочнокислі бактерії дуже широко поширені в природі. Вони завжди є в молоці і викликають його самоскисання (тому і нази­ва­ються молочнокислими). Молочнокислі бактерії зустрічаються на різних рослинах, на поверхні плодів та овочів, вони є в повітрі і в ґрунті.

Найважливішими представниками типових молочнокислих бактерій є:

Streptococcus lactis ( молочний стрептокок ) – коки, діаметром майже 1мк, з’єднані в короткі ланцюжки або попарно. Вони завжди присутні в молоці і найчастіше викликають самоскисання. Опти­мальною температурою для їхнього розвитку є температура 36С. Вони є відносно слабкими кислотоутворювачами, накопичують не більше 1% молочної кислоти. Вища концентрація кислоти діє на них згубно. Тому кисле молоко, яке отримують в домашніх умовах самоскисанням без застосування спеціальних заквасок, ніколи не буває надто кислою. Молочнокислі стрептококи ферментують лактозу, мальтозу, глюкозу і галактозу.

Str. cremoris – діаметр клітини не більше 0,7 мк, утворюють довгі ланцюги. Ферментують лактозу, глюкозу і галактозу, мальтозу і сахарозу не перетворюють. Оптимальна температура розвитку 30 С.

Bact. bulgaricum (болгарська паличка) – довжина клітини майже 5 мк. Палички з’єднані в ланцюги. Ферментують глюкозу, фруктозу, галактозу, лактозу, сахарозу і мальтозу не ферментують. Опти­мальна температура розвитку 40–45С, тобто болгарська па­личка належить до термофільних бактерій. Вона накопичує значну кіль­кість молочної кислоти – до 3,5 %. Треба зауважити, що термо­філи більш активні кислотоутворювачі, ніш мезофіли, і в цілому палич­коподібні молочнокислі бактерії активніші кислотоутворювачі у порівнянні з стрептококами.

Bact. casei (сирна паличка) – довжина клітини майже 6 мк. Ферментує мальтозу, лактозу, глюкозу і фруктозу. Оптимальна температура – 40С. Використовується під час виробництва сиру.

Bact. acidophylum (ацидофільна паличка) – довжина клітини майже 5 мк. Ферментує лактозу, мальтозу, сахарозу і глюкозу. Оптимальна температура – 40С. Накопичує до 2,5 % кислоти. Деякі види ацидофільної палички здатні до слизоутворення (утворюють слизисті капсули). Ацидофільні бактерії поряд з молочною кислотою продукують антибіотичні речовини, які згубно діють на збудників кишкових захворювань. Ацидофільні закваски використовують під час виробництва ацидофільних молочнокислих продуктів. Із чистих культур ацидофільних бактерій виготовляють біопрепарати, які застосовують для лікування і профілактики шлунково-кишкових захворювань людини та сільськогосподарських тварин.

Bact. Delbrueckii (дельбрюківська паличка) – довжина клітини 7 мк. Палички розміщуються поодиноко або короткими ланцюжками. Ферментує всі цукри, за винятком лактози, тому в молоці не розвивається. Використовується для отримання молочної кислоти із цукру, а також у випічці хліба. Оптимальна температура розвитку 45–50С, мінімальна – 20С. В субстраті накопичує до 2,5 % кислоти.

Bact. сucumeris fermentati i Bact. plantarum – коротенькі палички довжиною 2 мк, часто з’єднані попарно. Вони є збудниками молочнокислого бродіння під час квашення овочів і під час силосування кормів. Мезофіли, температурний оптимум майже 30С.

Нетипових молочнокислих бактерій надзвичайно багато. Практичний інтерес мають так звані ароматоутворюючі бактерії видів Str. paracitrovorus, Str. citrovorus, Str. diacetilactis. Ці бактерії утво­рюють значну кількість летких кислот, вуглекислого газу і ацетил­метилкарбінолу, який під час окислення переходить в діацетил. Останній надає продуктам, зокрема маслу, особливого аромату. Завдяки цьому названі культури широко використовуються у різних галузях молочної промисловості, зокрема в маслоробній.

Ароматоутворюючі молочнокислі бактерії, поряд з цукром, перетворюють солі лимонної кислоти, яка завжди є в молоці. Ацетилметилкарбінол, а далі діацетил і ацетоін утворюються саме із солей лимонної кислоти.

Із інших гетероферментативних молочнокислих бактерій можна назвати: Zeuconostoc cremoris – витягнені коки, що можуть розташовуватись поодиноко, парами, або у вигляді коротких ланцюжків. Вони також, крім цукру, перетворюють лимонну кислоту та її солі з утворенням діацетилу. Оптимальна температура розвитку – 20–25С. Вживаються в комбінованих заквасках з метою ароматизації продукту. Деякі види Zeuconostoc є активними слизоутворювачами. Субстрати, в яких розвиваються ці види молочнокислих бактерій, мають густу слизисту консистенцію. Розвитком саме таких бактерій пояснюється ослизнення розсолу солоних огірків та квашеної капусти.

Інший вид Z. bravis – паличкоподібні бактерії, що перетво­рюють цукри з утворенням молочної та оцтової кислот, а також ети­лового спирту і вуглекислого газу, дуже часто зустрічаються під час квашення капусти та огірків (на кінцевих фазах ферментації).

Використання та практичне значення молочнокислого бродіння. Молочнокисле бродіння та молочнокислі бактерії дуже широко використовуються в практичній діяльності людей, а найбільше в молоч­ній промисловості в процесі молочнокислого бродіння. В молоці завжди є молочнокислі бактерії, що швидко розмножуються в ньому і викликають скисання.

Під час виробництва кисломолочних продуктів на промислових підприємствах самоскисання молока не застосовується. Молоко, яке завозять на заводи, пастеризують. При цьому більшість бактерій гине. Гинуть і всі молочнокислі бактерії, тому що вони не здатні до споро­утворення. Після пастеризації молоко заквашують заквасками, виго­тов­леними із чистих культур молочнокислих бактерій. Молочнокислі бактерії перетворюють цукор, що є в молоці – лактозу – на молочну кислоту. Остання викликає коагуляцію головного білка молока – казеїну. Утворюється згусток. Використовуючи як закваску різні чисті культури, можна отримати кисломолочні напої з різними смако­вими особливостями (окремі види молочнокислих бактерій утворю­ють різну кількість молочної кислоти).

Молочнокислі бактерії застосовуються під час виробництва всіх дієтичних молочнокислих напоїв, ацидофільної пасти, кисломо­лочного сиру, сметани, сичугових сирів. Завдяки наявності живих молочнокислих бактерій молочнокислі напої мають лікувально-профілактичне значення. Молочнокислі бактерії, які є в цих напоях, (в 1 мл простокваші знаходяться сотні мільйонів живих молочно­кислих бактерій) нормалізують мікрофлору кишкового тракту, зни­щують там збудників гниття. У процесі гниття утво­рю­ються різні ток­сичні продукти, які через стінки кишкового тракту і кро­воносних судин дифундують в кров і поступово, непомітно отру­ю­ють організм людини. Молочнокислі бактерії можуть прижи­ватись в киш­ковому тракті і перетворювати там залишки поживи, яка вміщує цукор, з утво­ренням молочної кислоти. Збудники ж гниття в кислому сере­довищі не можуть розвиватись. Особливо корисні молочнокислі про­дукти, виготовлені з використанням ацидофільної палички, бо вона є не тільки дуже активним кислотоутворювачем, але й найкраще приживається в кишковому тракті.

Молочнокислі бактерії використовуються також під час виготовлення житнього хліба. Молочна кислота, що утворюється при ферментації тіста, сприяє набряканню білків, розвитку дріжджів і покращує смак хліба.

Процес молочнокислого бродіння має місце і під час квашення овочів. Квашені овочі добре зберігаються, тому що в кислому середовищі не можуть розвиватися збудники гниття.

Силосування кормів у своїй основі має також використання молочнокислого бродіння. Силосування дозволяє зберегти різні види кор­мів, незалежно від погоди і без втрат вітамінів. Шляхом сило­сування консервують траву, кукурудзу, гичку картоплі, буряків та ін.

Молочнокисле бродіння застосовують також для отримання молочної кислоти. Остання має дуже широке застосування в різних галузях промисловості. Її використовують у шкіряній промисловості для декальцинування (усунення вапна) із шкіри. В текстильній промисловості вона використовується як протрава під час фарбування тканин. Та особливе значення має молочна кислота в харчовій промисловості, де її використовують замість лимонної під час вироб­ництва кондитерських виробів, безалкогольних напоїв, консервів та інших товарів. Широко використовується молочна кислота та її солі в медицині. Молочнокислий магній – це послаблюючий засіб; молочнокислий кальцій використовується при захворюванні на рахіт; чиста молочна кислота – для припалювання.

Отримують молочну кислоту із картоплі та зерна, а також іншої крохмале – і цукромісткої сировини. Якщо використовується крохмалемістка сировина, то спочатку крохмаль перетворюють в цукор за допомогою амілази солоду. Потім вводять чисті культури молочнокислих бактерій – паличку Дельбрюка. До ферментуючої рідини додають крейду, яка зв’язує утворену молочну кислоту, і тому остання не діє згубно на молочнокислі бактерії. Процес ферментації закінчується тільки тоді, коли в середовищі зовсім немає цукру. Утворений молочнокислий кальцій відділяють від рідини і розкладають сірчаною кислотою. При цьому в осад випадає CaSO4 (гіпс), а молочна кислота вивільняється.

Виготовляють молочну кислоту також із молочної сироватки за допомогою ферментації лактози, яка є основною складовою сухих речовин сироватки. В цьому випадку використовують типові молочнокислі бактерії Str. lactis або Bact. bulgaricum.

Треба мати на увазі, що спонтанне (самовільне) молочнокисле бродіння в продуктах (в молоці, вині, пиві, безалкогольних напоях та ін.) може завдавати великої шкоди, призвести до скисання, помутніння, ослизнення та інших видів псування цих продуктів.