Ознакомиться с основными видами микроорганизмов, осуществляющими масляно-кислое брожение

Масляно-кислое брожение – это процесс анаэробного разложения углеводов масляно-кислыми бактериями с образованием масляной кислоты и других продуктов по уравнению:С6Н1206 → СН3СН2СН2СООН +2С02+2Н2. Кроме масляной кислоты, в процессе брожения в заметных количествах образуется уксусная кислота, а при смещении реакции в кислую сторону (до рН 5,5) – в больших количествах бутиловый спирт и ацетон. Энергетическим материалом для масляно-кислых бактерий служит крахмал, водорастворимые углеводы типа декстринов, ди- и моносахаридов, органические кислоты (молочная и пировиноградная) и спирты – манит и глицерин. В качестве источника азота они используют самые различные азотистые соединения; пептон, аминокислоты, аммиачные соли, а некоторые даже атмосферный азот.

Бактерии, вызывающие масляно-кислое брожение, относятся к роду Clostridium. Масляно-кислые бактерии широко распространены в почве (до 90 % почвенных образцов, как правило, содержат эти бактерии), навозе, загрязненных водоемах, на разлагающихся растительных остатках, в молоке, на поверхности растений и т. д.

В природе масляно-кислые бактерии полезны. Образующаяся масляная кислота в невысоких концентрациях является веществом, стимулирующим рост высших растений.

Масляно-кислое брожение происходит в природных условиях в гигантских масштабах: на дне болот, в заболоченных почвах, илах и всех тех местах, куда ограничен доступ кислорода. Благодаря деятельности масляно-кислых бактерий разлагаются огромные количества органического вещества. Однако масляно-кислое брожение часто приносит значительный ущерб, вызывая массовую порчу овощей при хранении, вспучивание сыра, порчу консервов, прогоркание молока.

Clostridium spp. входят в состав нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта (автохтонная микрофлора); иногда их обнаруживают на коже и в полости рта (аллохтонная микрофлора). К роду Clostridium относятся также весьма опасные патогенные виды: Сlostridium tetani – возбудитель столбняка, Сlostridium perfringens –возбудитель газовой гангрены, Сlostridium botulinum – продуцент экзотоксина, одного из самых сильных биологических ядов (ботулизм). Все виды рода объединены в группы в зависимости от способности сбраживать те или иные органические соединения.

Первая группа – сахаролитические виды Clostridium, сбраживающие растворимые углеводы, крахмал или пектин с образованием бутирата, ацетата, СО2 и Н2. Брожение при участии некоторых микроорганизмов группы приводит к образованию из сахаров дополнительных нейтральных соединений (бутанола, пропанола, ацетона, небольших количеств этанола). В группу входят бактерии, вызывающие масляно-кислое и ацетонобутиловое брожения: С. pasteurianum, С. tyrobutyricum, С. butylicum, С. acetobutylicum и др.

Вторая группа – протеолитические виды Clostridium, сбраживающие аминокислоты. Обладают сильными протеолитическими свойствами и способны к интенсивному гидролизу белков с последующим сбраживанием аминокислот. Рост микроорганизмов средах с белком сопровождается образованием аммиака, СО2, Н2, жирных кислот и большого количества летучих соединений с неприятным запахом.

К группе относятся виды: С. sporogenes, С. регfringens, С. histolyticum, С. botulinum и др. Многие представители рода Clostridium, сбраживающие аминокислоты, способны также к сбраживанию углеводов.

Третья группа – виды Clostridium, сбраживающие азотсодержащие циклические соединения – пурины и пиримидины. Пурины (гуанин, гипоксантин, ксантин и др.) под влиянием С. acidi-urici

и С. cylindrosporum превращаются в аммиак, ацетат и СО2. С. oroticum сбраживает пиримидины, при этом урацил распадается до аланина, СО2 и NH3, а оротовая кислота – до уксусной кислоты, СО2 и NH3.

Четвертая группа включает всего один вид – С. kluyveri, сбраживающий смесь этанола с ацетатом до бутирата и капроновой кислоты, а также небольшого количества водорода.

Получить накопительную культуру бактерий рода Clostridium, осуществляющих маслянокислое брожение

Получение накопительной культуры маслянокислых бактерий рода Clostridium проводят с использованием нечищеных клубней картофеля, на поверхности которых высока вероятность присутствия бактерий этого рода. Измельченные клубни помещают в водную среду, куда добавляют мел для создания нейтральной среды, так как масляно-кислые бактерии относятся к нейтралофилам. Чтобы в этой среде развивались преимущественно маслянокислые бактерии, следует создать

в ней строго анаэробные условия и подвергнуть среду пастеризации (прогреванию при температуре около 80 ºС в течение 10–15 мин). При нагревании споры маслянокислых бактерий остаются жизнеспособными, а попавшие с почвой неспорооразующие бактерии погибают.