Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Применение бактериальных заквасок, стартовых культур и биопрепаратов. Учебно-методическое пособие
.pdf
бифидобактерий необходимы значительные количества факторов
роста. Многие виды нуждаются в биотине, пантотеновой кислоте,
цистеине, рибофлавине, пуриновых и пиримидиновых основаниях,
пептидах, аминосахарах, коферменте А, олигосахаридах, некоторых ненасыщенных жирных кислотах и др. Отдельные штаммы
нуждаются в углекислом газе, аммиаке, гистидине. Из аминокислот
требуются лизин, пролин, серин, аланин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты. Некоторые штаммы бифидобактерий растут при наличии азотфиксирующих олигосахаридов – N-ацетилглюкозамина,
N-ацетилгалактозамина, N-ацетилманнозамина и др., которые
отсутствуют в коровьем молоке (содержатся в женском молоке).
Для культивирования бифидобактерий в лабораторных условиях
используют печеночно-цистеиновую среду Блаурока или гидролизатно-молочную среду (ГМС). В синтетических средах бифидобактериям для роста необходимы железо, магний, фосфаты, хлориды
калия и натрия, в некоторых случаях – марганец.
После лабораторного культивирования они способны свертывать
молоко через 10–12 ч. Предельная кислотность молока достигает
120–130
°Т. Бифидобактерии сбраживают углеводы с образованием
молочной и уксусной кислот. Штаммы бифидобактерий используют
для производства детских, лечебных и диетических кисломолочных
продуктов (биойогурта, бифидокефира, бифилакта и др.).
а) б)
Рис. 4. Препарат чистой культуры бифидобактерий (В. bidum):
а – окраска по Граму, увеличение в 2000 раз; б – сканирующая
электронная микроскопия
21
Бактерии составляют 80–90 % кишечной флоры детей, находящихся на грудном вскармливании. Присутствие бифидобактерий
в кишечнике полезно для ребенка, так как бифидобактерии подавляют развитие различных гнилостных и болезнетворных микроорганизмов. По окончании молочного вскармливания бифидофлора
сменяется обычной кишечной микрофлорой, характерной для
взрослых организмов. Живые бифидобактерии обладают высокой антагонистической активностью против широкого спектрапатогенных и условно-патогенных микроорганизмов кишечника
(включая стафилококки, протеи, энтеропатогенную кишечную
палочку, шигеллы, некоторые дрожжеподобные грибы); восстанавливают равновесие кишечной микрофлоры; нормализуют пищеварительную и защитную функции кишечника; активизируют
обменные процессы; повышают неспецифическую резистентность
организма. В молоке бифидобактерии развиваются медленно, так
как коровье молоко не является естественной средой их обитания.
Одной из причин плохого роста бифидобактерий в молоке служит
растворенный в нем кислород. Рост бифидобактерий в коровьем
молоке стимулируют экстракты дрожжей, гидролизованное молоко, а также увеличение соотношения «белок : лактоза». Сильный
стимулирующий эффект для роста бифидобактрии получают при
использовании гидролизатов казеина. Растительными стимуляторами роста бифидобактерий в молоке являются обезжиренная соя,
экстракт картофеля, тростниковый сахар, кукурузный экстракт,
морковный сок. В качестве стимуляторов роста применяют также
соли железа, сорбит, микроэлементы в виде сернокислой меди
и лактата железа.
В процессе жизнедеятельности бифидобактерии вырабатывают
ряд органических кислот. В основном это уксусная и молочная
(в молярном отношении 3:2), а также муравьиная и янтарная кислоты. Бифидобактерии синтезируют аминокислоты, белки, витамины
, В2 (рибофлавин), В6 (пиридоксин), В12, викасол, никотиновую
В
1
и фолиевую кислоты.
Бифидофлора человека представлена пятью видами: B. bi-
dum, B. longum, B. adolescentis, B. breve и B. infantis. Первые три вида
22
встречаются в биоценозе кишечника довольно часто – в 39–75 %
случаев. Виды B. breveи B. infantis обнаруживаются реже – в 16–
36 % случаев, и только у детей грудного возраста. Поскольку эти
виды свойственны детям раннего возраста, то и использование
одного из них, Bidobacterium breve, при разработке препаратов-эу-
биотиков на его основе весьма перспективно.
Положительные эффекты бифидобактерий позволили рассматривать эти микроорганизмы как эффективный биокорректор.
Они составляют основу для создания препаратов, обладающих
многофакторным регулирующим воздействием на организм.
Они являются одной из основных категорий функционального
питания.
Маслянокислые бактерии относятся к сахаролитическим
клостридиям (род Clostridium). Это строгие анаэробы. Клетки имеют
вид подвижных крупных спорообразующих грамположительных
палочек длиной до 10 мкм. Споры их цилиндрической или
эллипсоидальной формы, похожи на теннисную ракетку. Наряду
с масляной кислотой они могут продуцировать (в меньших
количествах) уксусную, молочную, капроновую, каприловую
и другие кислоты, а также этиловый и бутиловый спирты.
Возбудители этого брожения развиваются главным образом в
трубопроводах, насосах и других скрытых местах. Оптимальная
температура для роста маслянокислых бактерий – 30–40
рН ниже 4,9 они не развиваются.
Наиболее распространены следующие виды маслянокислых
бактерий: Clostridium butyricum, Clostridium acetobutylicum, Clostridium
pasteurianum, Clostr. saccharobutyricum. Микроскопический препарат
микроорганизмов представлен на рис. 5.
Маслянокислые бактерии являются контаминантами спиртового производства. Вырабатываемая ими масляная кислота даже в
очень малых концентрациях (0,0005 %) подавляет развитие дрожжей. Особенно опасно маслянокислое брожение в технологии
°С, при
23
а) б)
Рис. 5. Маслянокислые бактерии (Clostridium):
а − окраска по Граму; б − увеличение в 1600 раз
производства сыра, так как оно вызывает порок сыров, называемый
«позднее вспучивание».
Возбудителями порока «позднее вспучивание» в сыроделии яв-
ляются маслянокислые бактерии Clostridium tyrobutyricum, которые
развиваются в созревающем сыре после прекращения молочнокислого процесса и повышения рН сыра вследствие накопления
продуктов белкового распада при его созревании.
Маслянокислые бактерии попадают в сыр с молоком при кормлении коров некачественным силосом. Борьба с маслянокислыми
бактериями затруднена тем, что при тепловой обработке молока
споры маслянокислых бактерий не инактивируются, выдерживая
температуры пастеризации. Затем они прорастают в сырах и могут
развиваться при температурах выше 7
продуцируя главным образом масляную кислоту, СО
°С в анаэробных условиях,
и Н2, обра-
2
зующиеся при дальнейшем расщеплении молочной кислоты.
Для порока «позднее вспучивание» характеры неправильный,
щелевидный рисунок сыра, размягченная, губчатая консистенция,
резкий запах масляной кислоты, неприятный сладковатый и даже
салистый вкус. Основной путь предупреждения данного порока
сыров состоит в соблюдении санитарно-гигиенических требований
производства при получении молока на ферме. Применяют также
специально подобранные антагонистические закваски.
24
Молочнокислым бактериям (роды Lactococcus, Lactobacillus, Leu-
conostoc и др.) принадлежит главная роль в осуществлении ряда
процессов, используемых для получения широкого ряда кисломолочных продуктов, в процессах соления и квашения овощей,
силосования кормов. Известно много национальных кисломолочных продуктов (кумыс, йогурт и др.), для приготовления которых
используют кобылье, верблюжье, овечье, козье молоко, а в качестве
закваски − естественно возникшие и сохраняемые комплексы
молочнокислых бактерий и дрожжей. Молочнокислые бактерии
играют также большую роль в процессе приготовления сыров и
сливочного масла. Первый этап производства сыров (створаживание белков молока) осуществляется молочнокислыми бактериями.
Скисание сливок, необходимое для получения кислосливочного
масла, вызывают бактерии рода Streptococcus. Кроме молочной кис-
лоты, некоторые из них образуют ацетоин и диацетил, придающие
сливочному маслу характерные запах и вкус. Субстратом служит
лимонная кислота, содержание которой в молоке может достигать
1 г/л. Реакции, ведущие к образованию этих веществ, начинаются
с расщепления лимонной кислоты:
CH
HO C COOOH H3C C
COOH O
2
COOH
C = O
+
CH2 COOH OH
CH2
COOH
Уксусная кислота выделяется в среду, а щавелевоуксусная кислота подвергается декарбоксилированию, что приводит к образованию пирувата.
Дальнейшее метаболизирование пирувата осуществляется по
трем различным путям: часть молекул восстанавливается до молочной кислоты; другая часть подвергается декарбоксилированию, приводящему к возникновению разных C
(ацетил-КоА и ацетальдегид «активный») и взаимодействию между
ними, которое заканчивается синтезом молекулы диацетила. Восстановление последнего приводит к образованию ацетоина:
-интермедиатов
2
25
CH3-CO-CO-CH3+НАД-H2→CH3-CHOH-CO-CH3+НАД
+
диацетил ацетоин
Эта последовательность реакций не связана с получением клеткой энергии. Смысл ее, возможно, заключается в дополнительном
своеобразном решении акцепторной проблемы, поскольку, во-первых, образование пирувата не сопровождается синтезом НАД-H
2
и,
во-вторых, синтез ацетоина из диацетила требует дополнительных
молекул НАД-H
.
2
Молочнокислые бактерии, использующие мальтозу, участвуют
в квашении овощей. В мелконарезанные овощи добавляют 2–3 %
соли и создают факультативно-анаэробные условия. Начинается
спонтанное молочнокислое брожение, являющееся частью технологии производства квашеных овощей.
Молочнокислые бактерии широко распространены в природе.
В определенных условиях они могут быть контаминантами многих
пищевых продуктов. По морфологическим признакам молочнокислые бактерии делятся на шаровидные и палочковидные. В каждой
группе имеются гомо- и гетероферментативные бактерии (табл. 2).
Шаровидные молочнокислые бактерии(молочнокислые стрептококки) относятся к семейству Streptococcaceae, объединяющему роды
Lactococcus, Streptococcus, Pediococcus иLeuconostoc. К ним относят
мезофильные, ароматобразующие, термофильные энтерококки.
Это грамположительные кокки, формирующие короткие или
длинные цепочки (рис. 6), неподвижные, спор и капсул не образуют.
Молочнокислые стрептококки – факультативно-анаэробные микроорганизмы (микроаэрофилы). Большинство из них не обладает
протеолитической активностью, не синтезируют каталазу.
Вызывают расщепление углеводов гомо- или гетероферментативным путем (такое деление связано с количеством получаемых
при молочнокислом брожении побочных продуктов летучих кислот,
спирта, диацетила и пр.).
Для лучшего выделения этих микроорганизмов из объектов
внешней среды в питательные среды необходимо добавлять аминокислоты, витамины и другие вещества. К мезофильным стрептококкам относятся молочнокислый и сливочный стрептококки.
26
Таблица 2
Названия
Устаревшие названия
Streptococcuslactis Lactococcus lactis
Streptococcus cremoris Lactococcus lactis
Streptococcus
diacetylactis
Streptococcus citrovorus Leuconostoc
Streptococcus
paracitrovorus
Lbm. bulgaricum Lbm. delbrueckii
Lbm. lactis Lbm. delbrueckii
Lbm. casei Lbm. rhamnosus L. rhamnosus
а)
по международному
стандарту
subspecies lactis
subspeciescremoris
Lactococcus lactis
subspecies lactis biovar
diacetylactis
mesenteroidessubspecies
cremoris
Leuconostoc
mesenteroidessubspecies
dextranum
subspecies bulgaricum
subspecies lactis
б)
Названия,
распространенные
в научной литературе
Lactococcus lactis
Lactococcus cremoris
Lactococcus diacetylactis
Leuconostoc cremoris
Leuconostoc dextranum
L. bulgaricum
L. lactis
Рис. 6. Молочнокислые стрептококки:
а – термофильный стрептококк (S. thermophilus), увеличение в 2000 раз;
б – сливочный стрептококк (Leuс. cremoris)
27
Lactococcus lactis subspecies lactis (молочнокислый стрептококк,
сокращенно – Lac. lactis). Клетки сферические или овальные разме-
ром 0,5–1,2 × 0,5–1,5 мкм, соединенные попарно (диплококки) или
в виде коротких цепочек. Оптимальная температура для развития
клеток составляет 28–32
На поверхности плотных питательных сред образуют мелкие
колонии; глубинные колонии лодочкообразные или в форме чечевицы. На гидролизованном агаре с мелом вокруг колоний стрептококка образуются зоны просветления (в результате выделения
молочной кислоты происходит растворение мела). Благоприятной
средой для развития стрептококков является гидролизованное
молоко, они хорошо растут в присутствии лактозы или глюкозы.
По росту на кровяном агаре микроорганизмы относят к гамма-типу
(не образуют зону гемолиза).
Активные штаммы этого вида свертывают молоко за 4–6 ч,
образуя ровный плотный сгусток. Предельная кислотность (через
пять-семь суток развития в молоке) достигает 125
tis ssp. lactis восстанавливает и свертывает лакмусовое молоко,
разлагает аргинин с образованием аммиака, не растет в средах с
6,5 % NaCl и в щелочной среде с рН 9,5. Штаммы этого вида
входят в состав заквасок для кисломолочных напитков, творога,
сметаны, кислосливочного масла, сыров с низкой температурой
второго нагревания.
Некоторые расы (разновидности) дают сгусток тягучей консистенции, поэтому непригодны для выработки кисломолочных
продуктов. Молочнокислый стрептококк не сбраживает рамнозу,
сахарозу, раффинозу, часто гидролизует казеин.
Отдельные штаммы Lac. lactis синтезируют бактериоцин низин,
обладающий антагонистической активностью по отношению к
большинству грамположительных бактерий (стафилококков, микрококков, бацилл, клостридий, лактобактерий и др.). Низин используется в консервной промышленности для подавления развития спорообразующих бактерий.
Сливочный стрептококк (Lactococcus cremoris) отличается от
молочнокислого тем, что его клетки чаще располагаются в виде
°С.
°Т. Lac. lac-
28
цепочек. Форма и величина колоний сливочного стрептококка
сходны с формой и величиной колоний молочнокислого стрептококка.
Оптимальная температура развития сливочного стрептококка
составляет 20–25
ке он образует прочный сгусток сметанообразной консистенции,
предельная кислотность 110–115
личается от молочнокислого по способности сбраживать мальтозу, декстрин, сахарозу. Сливочный стрептококк растет при 40
в среде с 4 %-ным NaCl (pH 9,2), не разлагает казеин.
Штаммы этого вида не образуют аммиак из аргинина, не растут в средах с 4 %-ным NaCl и рН 9,5. Сливочный стрептококк
используется в заквасках для сметаны, кислосливочного масла и
других кисломолочных продуктов. Некоторые штаммы этого подвида синтезируют бактериоцин, лактококцин.
Ароматобразующие стрептококки. Lactococcus lactis ssp. lactis biovar diacetylactis (диацетилобразующий стрептококк), Leuconostoc
cremoris (цитроворус), Leuconostoc dextranum (парацитроворус), Lac-
tococcus diacetylactis (ацетоиникус) имеют более мелкие клетки, чем
у молочнокислого и сливочного стрептококков, располагаются в
виде диплококков, одиночных клеток или цепочек. На поверхности плотных питательных сред ароматобразующие стрептококки
развиваются в виде круглых или каплевидных колоний; глубинные
колонии лодочкообразные. Оптимальная температура развития
ароматобразующих бактерий 25–30
Ароматобразующие бактерии выделяют в молоке и молочных
продуктах повышенное количество летучих кислот (уксусной, пропионовой) и ароматических веществ (диацетила, эфиров). Большинство из них содержат фермент цитритазу, поэтому способны
сбраживать лимонную кислоту. За эту способность их называют
цитроворусами. Предельная кислотность молока около 100
парацитроворус свертывает молоко при оптимальной температуре
развития и кислотности не более 80
Образуемый ими сгусток молока плотный, часто с наличием
пузырьков углекислого газа и имеет приятный специфический
°С, максимальная – 35–38 °С. Через 12 ч в моло-
°Т. Сливочный стрептококк от-
°С
°С.
°Т;
°Т в течение двух-трех дней.
29
запах, обусловленный накоплением диацетила. Штаммы этого вида
расщепляют лактозу и цитраты с образованием диоксида углерода,
диацетила и ацетоина. В утилизации цитратов участвуют два фермента – цитратпермеаза, транспортирующая цитрат в клетку через
цитоплазматическую мембрану, и цитратлиаза, расщепляющая
цитрат на ацетат и оксалоацетат. Ароматобразующий стрептококк
широко используется в заквасках для получения большинства ферментированных молочных продуктов.
Streptococcus salivarius ssp. Thermophilus (термофильный стрептококк – S. thermophilus). Форма и расположение клеток термофильного
стрептококка идентичны форме и расположению клеток сливочного
стрептококка, имеют овальную или шаровидную форму, диаметр
0,7–1 мкм, часто соединены в длинные цепочки (рис. 6, а). Клетки
термофильного стрептококка несколько крупнее. Оптимальная температура развития 40–45
°С, максимальная 45–50 °С. На плотной
питательной среде термофильный стрептококк образует округлой
формы с зернистой структурой поверхностные и глубинные лодочкообразные с выростом колонии. При оптимальной температуре
развития термофильный стрептококк свертывает молоко за 3,5–6 ч;
предельная кислотность 110–120
составляет 20–50
°С. Некоторые штаммы этого микроорганизма
°Т. Температурный диапазон роста
выделяют диацетил. Термофильный стрептококк не сбраживает
мальтозу, декстрины и салицин, не разлагает казеин, не сбраживает
сахарозу.
Термофильный стрептококк чувствителен к содержанию в среде
хлорида натрия и антибиотиков: он не растет в среде с содержанием
NaCl (4 %) и 0,01 МЕ/см
3
пенициллина. Термофильный стрептококк вводят в состав заквасок для производства ряженки, варенца,
йогурта, сыров с высокой температурой второго нагревания.
Leuconostoc mesenteroides ssp. Cremoris (Leuс. cremoris). Клетки
шаровидные или линзовидные размером 0,5–0,7 × 0,7–1,2 мкм, со-
единены попарно или в короткие цепочки (см. рис. 6, б). Оптималь-
ная температура роста составляет 22–25
5
°С. Молоко не свертывает, так как обладает низкой протеиназ-
°С, минимальная – около
ной активностью. Лейконостоки способны расти в молоке при
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]