Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Применение бактериальных заквасок, стартовых культур и биопрепаратов. Учебно-методическое пособие
.pdf
добавлении в него ростовых факторов (дрожжевого или кукурузного экстракта). Предельная кислотность не превышает 40–50
После снижения рН среды до 4,5–5 образуется диацетил, поэтому
данный вид используют в многовидовых заквасках для производства сыров и кислосливочного масла в сочетании с Lac. lactis
и Lac. cremoris.
Leuconostoc mesenteroides ssp. Dextranicum (Leuc. dextranicum). Дан-
ный вид морфологически схож с Leuc. cremoris. Свертывает молоко
при оптимальной температуре 22–25
суток. Предельная кислотность составляет 70–80
ние лейконостоков стимулирует добавление в среду марганца, что
приводит также к повышенному синтезу метаболитов: диацетила, уксусной кислоты, диоксида углерода. Лейконостоки входят
в состав естественной микрофлоры кефирного грибка и играют
большую роль в формировании его вкуса и запаха. Многие штаммы
Leuc. dextranicum синтезируют из сахарозы полисахарид декстран,
повышающий вязкость продукта.
Pediococcus cerevisiae. Кокки располагаются тетрадами, парами,
редко встречаются одиночные клетки. Оптимальная температура
роста составляет 22–25
ется. Тип брожения – гомоферментативный, приводит к образованию DL-молочной кислоты (обычно преобладает L(+)-изомер).
Факультативные анаэробы или микроаэрофилы.
В молочных продуктах обнаруживаются редко, но являются
контаминантами пивоварения. Их включают в состав заквасок для
производства сырокопченых колбас.
Палочковидные молочнокислые бактерии относят к семейству
Lactobacillaceae, роду Lactobacillus, который включает три подрода:
Thermobacterium (термобактерии), Streptobacterium (стрептобакте-
рии) и Betabacterium (бета-бактерии) (по Орла-Йенсену). По типу
брожения лактобациллы распределены на три группы:
– I – облигатные гомоферментативные (термобактерии) –
15 видов;
– II – факультативные гетероферментативные (стрептобактерии) – 11 видов;
°С, при температуре 35 °С рост прекраща-
°С в течение трех-четырех
°Т. Размноже-
°Т.
31
– III – облигатные гетероферментативные (бета-бактерии) –
18 видов.
Молочнокислые палочки широко распространены в природе.
Это грамположительные бактерии среднего размера. Протеоли-
тическая и липолитическая активность у них выражены слабо.
Бактерии устойчивы к действию поваренной соли, некоторые виды
термостабильны. Микроорганизмы могут развиваться в кислой
среде при температурах от 15–20 до 38–50
Клетки термофильных молочнокислых палочек имеют вид крупных (иногда зернистых) палочек, которые могут располагаться
одиночно или цепочками. Поверхностные колонии на плотной питательной среде локонообразные, глубинные − в виде паучков или
кусочков ваты. Эти микроорганизмы – сильные кислотообразователи. Предельная кислотность 300–350
сгусток прочный, ровный, с чистым кислым вкусом. Сбраживают
большинство углеводов.
В молочной промышленности используют следующие виды
лактобацилл: Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, Lactobacillus ac-
idophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp. lactis, Lactobacillus helveticus,
Lactobacillus сaseissp. casei и др.
Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus (болгарская палочка, или
L. bulgaricus). Форма клеток в молоке – длинные и короткие палочки
размером 5–20 × 0,8–1 мкм (рис. 7, а). При окрашивании препара-
тов из молока метиленовым синим в клетках часто наблюдаются зерна полифосфатов, вследсвие чего цитоплазма имеет неравномерно
окрашенные участки. Оптимальная температура роста составляет
40–45
Предельная кислотность молока достигает 200–350
лока может иметь сильновязкую, слизистую консистенцию. Штаммы болгарской палочки образуют ацетальдегид, придающий сгустку
характерный фруктовый запах. Штаммы болгарской палочки входят
в состав заквасок для производства йогурта, простокваши «Юж-
ная», «Болгарская», «Мечниковская».
ток в молоке – длинные и короткие палочки размером 3–40 мкм
°С, развивается при 22–53 °С. Молоко свертывает за 4–6 ч.
Lactobacillus acidophilus (ацидофильная палочка). Форма кле-
°С.
°Т. Образуемый молочный
°Т. Сгусток мо-
32
и толщиной 1,0–1,5 мкм. У некоторых штаммов так же, как и у
болгарской палочки, в клетках наблюдается зернистость (зерна
полифосфатов) (рис. 7, б).
Оптимальная температура роста Lactobacillus acidophilus составляет 37–38
5–8 ч, предельная кислотность молока 260–280
°С, растет при 20–48 °С. Молоко свертывает за
°Т. Некоторые
штаммы образуют слизистый сгусток. Ацидофильная палочка
является нормальным представителем кишечной микрофлоры
человека и теплокровных животных. Поэтому она устойчива
к щелочной реакции среды (рН 8,3); наличию в среде фенола
(0,3–0,4 %) и желчи (20 %). Сбраживает мальтозу, декстрин и
другие углеводы. Некоторые штаммы могут расти при наличии
2–5 % поваренной соли.
Ацидофильная палочка обладает высокой антагонистической
активностью по отношению к гнилостным, условно-патогенным и патогенным представителям микробиоценоза кишечника.
Она продуцирует бактериоцины – ацидоцин, лактоцидин и др.
В связи с этим L. acidophilus относят к ценным пробиотическим
культурам.
Молочнокислые палочки данного вида применяют для приготовления ацидофилина, ацидофильного молока, детских кисломолочных продуктов.
а)
Рис. 7. Молочнокислые палочки:
а – болгарская палочка (L. bulgaricus), увеличение в 1600 раз;
б – ацидофильная палочка (L. acidophilus), увеличение в 1600 раз
б)
33
Развивается при наличии 2–4 % желчи или 2 % NaCl. Сбражи-
вает многие углеводы.
Lactobacillus delbrueckii ssp. Lactis (молочнокислая палочка –
L. lactis) имеет вид длинных клеток, располагающихся парами,
одиночно или длинными цепочками. По морфологическим и биохимическим признакам она схожа с болгарской палочкой.
Клетки могут расти при 22–50
роста составляет 40–42
шенного L. lactis, – 160–200
с высокой температурой второго нагревания.
L. lactis развивается при наличии в среде 4 % желчи. Молочнокислая палочка сбраживает большинство углеводов: лактозу, сахарозу, глюкозу, салицин, галактозу, мальтозу, декстрин, раффинозу.
Предельная кислотность молока может достигать 110–180
Термофильная сырная палочка (швейцарская палочка, Lacto-
bacillus helveticus) имеет вид крупных палочек, располагающихся
отдельно или цепочками, палочки имеют длину 2–6 мкм и толщину
1–1,5 мкм. Растет при 22–50
42–45
ставляет 300–350
телят. Данный вид используется в заквасках для сыров с высокой
температурой второго нагревания. Сбраживает мальтозу, декстрин
и другие углеводы. Некоторые расы могут расти при наличии
2–5 % поваренной соли.
относят плантарную палочку (L. plantarum), мезофильную сырную палочку (L. casei) и палочку бревис (L. brevis). Их клетки
мельче, чем клетки термобактерий, и располагаются короткими
и длинными цепочками. На поверхности плотной питательной среды при развитии микроорганизма вырастают ровные, с очерченным
краем колонии, глубинные колонии имеют лодочкообразную форму. Стрептобактерии могут развиваться при 15–38
температура развития 30
(на второй и третий день). Предельная кислотность при развитии
в молоке достигает 200
способны сбраживать большинство углеводов.
°С. Молоко свертывает за 5–6 ч, предельная кислотность со-
°Т. Штаммы L. helveticus можно выделить из сычуга
К мезофильным молочнокислым палочкам (стрептобактериям)
°С. Предельная кислотность молока, сква-
°Т. Используется в производстве сыров
°С, оптимальная температура развития
°С. Молоко палочки свертывают медленно
°Т. Мезофильные молочнокислые палочки
°С, оптимальная температура
°Т.
°С, оптимальная
34
Lactobacillus сasei ssp. Casei (L. casei). Палочки с прямоугольными
концами размером 0,7–1,1 × 2–4 мкм, могут быть разной длины,
располагаются чаще всего цепочками (рис. 8).
Оптимальная температура роста составляет 28–32
пературе 45
достигать 80–180
°С рост прекращается. Предельная кислотность может
°Т. Сырная палочка может развиваться в среде с
°С, при тем-
2–4 % желчи и 4–5,5 % поваренной соли. Она разлагает казеин,
сбраживает иногда раффинозу, инулин и пентозы, но не сбраживает
глицерин, рамнозу.
Lactobacillus сasei ssp. Rhamnosus (L. rhamnosus). Растут в молоке в виде коротких или длинных палочек толщиной 1,5 мкм,
соединенных в цепочки. Часто обнаруживается зернистость
клеток. Оптимальная температура роста составляет около 30
В отличие от L. casei способны расти при температуре 45
°С.
°С, разм-
ножаться в среде с содержанием 6 % NaCl и 20 % желчи. По сравнению с мезофильными лактококками протеолитическая активность
L. rhamnosus в два раза выше. Предельная кислотность в молоке равна
80–180
°Т. Используются в заквасках для производства следующих
видов сыров: эмментальского, эдама, честера и др. Встречаются
в разных видах сыров в качестве сопутствующей микрофлоры.
Lactobacillus plantarum. Палочки разной длины, соединенные в
длинные и короткие цепочки. Оптимальная температура составляет
а) б)
Рис. 8. Сырная палочка (L. casei):
а – окраска метиленовым синим, увеличение в 1600 раз;
б – сканирующая электронная микроскопия
35
около 30 °С, предельная кислотность при развитии в молоке дости-
гает 180
как может размножаться после сбраживания лактозы заквасочной
микрофлорой и при концентрации NaCl до 6 %, а также при наличии 4 % желчи в среде. L. plantarum используется в биоконсервации
в составе заквасок для приготовления силоса, квашеной капусты.
Этот вид образует пероксид водорода и синтезирует бактериоцин
плантарицин – вещество, подавляющее рост маслянокислых бактерий и кишечной микрофлоры.
рамнозы, но не расщепляет глицерин, казеин и крахмал.
ленными концами размером 0,7–1 × 2–4 мкм. На плотных питательных средах образует колонии, сходные с колониями термофильных молочнокислых палочек, развивается при 15–38
По своим свойствам палочка бревис приближается к ароматобразующим молочнокислым стрептококкам. Микроорганизм образует
в молоке низкую кислотность, при этом, кроме молочной кислоты,
выделяются диоксид углерода, этиловый спирт и летучие кислоты.
Сбраживает глюкозу, лактозу, арабинозу, раффинозу.
0,5–0,9 мкм.
мером 0,7–1 × 2–4 мкм.
подроду Betabakterium. Они включены в группу облигатных гетероферментативных молочнокислых бактерий. Эти бактерии не
свертывают молоко, однако при добавлении к нему дрожжевого
автолизата образуют сгусток, предельная кислотность которого
может достигать 150–160
молочной кислоты, углекислого газа, спирта этилового и небольшого количества летучих кислот. Образуют DL-изомеры молочной
кислоты. Бета-бактерии участвуют в созревании сыров с низкой
температурой второго нагревания, способствуя формированию
рисунка и запаха сыра. Они также встречаются в составе кефирного
грибка.
°Т. Играет положительную роль при созревании сыров, так
Плантарная палочка утилизирует почти все углеводы, кроме
Палочка бревис (Lactobacillus brevis). Мелкие палочки с закруг-
°С.
Lactobacillus fermentum – толстые короткие палочки длиной
Lactobacillus buchneri – палочки с закругленными концами раз-
Палочки видов L. brevis, L. fermentum, L. buchneri относятся к
°Т. Сбраживают глюкозу с образованием
36
2.5.1. Гомоферментативные молочнокислые бактерии
Гомоферментативное молочнокислое брожение, в основе которого лежит гликолитический путь разложения глюкозы, является
единственным способом получения энергии для группы эубактерий. Они при сбраживании сахара среды превращают его в молочную кислоту от 85 до 90 %.
Бактерии, входящие в данную группу, морфологически различны. Это кокки, относящиеся к родам Streptococcus и Pediococcus, а
также длинные или короткие палочки рода Lactobacillus. Последний
подразделяется на три подрода. Бактерии, включенные в два из них
(Thermobacterium, Streptobacterium), также осуществляют гомоферментативное молочнокислое брожение.
Все бактерии этой группы положительно окрашиваются по Граму, не образуют спор, неподвижны. Группа весьма гетерогенна в
отношении нуклеотидного состава дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК): молярное содержание гуанин-цитозин-пар (ГЦ-пар)
оснований колеблется от 32 до 51 %. Значительные колебания по
этому признаку характерны и для бактерий, объединенных в роды
и даже подроды.
Некоторые признаки, характерные для эубактерий, осуществляющих гомоферментативное молочнокислое брожение, представлены в табл. 3.
Лактатдегидрогеназа, катализирующая превращение пирувата
в лактат, стереоспецифична. У разных видов она содержится в
виде определенных оптических изомеров. В зависимости от этого
бактерии продуцируют D- или L-форму молочной кислоты. Те
из них, которые образуют смесь D- и L-форм, содержат или две
формы фермента, различающиеся стереоспецифичностью, или
лактатрацемазу.
У этой группы эубактерий молекулярный кислород не включается в энергетический метаболизм, но они способны расти в
присутствии кислорода, т. е. являются аэротолерантными анаэробами. Некоторые авторы считают представителей рода Lactobacillus
микроаэрофилами.
37
Таблица 3
Род
и подрод
бактерий
Род Streptococcus Сферические
Род Pediococcus Кокки; делятся
Род
Lactobacillus.
Подрод
Thermobacterium.
Подрод
Streptobacterium*
Морфология
и особенности
деления клеток
или овальные
клетки; делятся в одной
плоскости, в
результате образуются пары
или цепочки
клеток
в двух плоскостях, в результате образуются тетрады
клеток
Палочки; делятся в одной
плоскости,
образуют пары
или цепочки
клеток
Молярное
содержание
ГЦ-пар в
ДНК, %
33−44 D S. faecalis.
33−44 DL P. cerevisiae
35−51
32−46
Конфигурация
молочной
кислоты
L
D
D
DL
DL
L
Наиболее
распро-
страненные
виды
S. lactis
L. delbruckii.
L. bulgaricus.
L. lactis.
L. jensenii.
L. plantarum.
L. casei
* Виды, относящиеся к этому подроду, способны расщеплять пентозы
по окислительному пентозофосфатному пути, осуществляя гетероферментативное молочнокислое брожение, поэтому они не являются облигатно
гомоферментативными молочнокислыми бактериями.
В их клетках в значительном количестве содержатся флавиновыe
ферменты, с помощью которых происходит восстановление молекулярного кислорода до перекиси водорода. Из-за неспособности
молочнокислых бактерий синтезировать гемовую группу у них
отсутствует каталаза – фермент, катализирующий разложение перекиси водорода, поэтому последняя может накапливаться в клетке.
38
Особенностями конструктивного метаболизма гомоферментативных молочнокислых бактерий являются слаборазвитые биосинтетические способности, что выражается в большой зависимости
их роста от наличия в питательной среде готовых органических
веществ (аминокислоты, витамины группы В, пурины, пиримидины). В качестве источника углерода молочнокислые бактерии
используют лактозу или мальтозу. Могут они также использовать некоторые пентозы, сахароспирты и органические кислоты.
Из всех известных непатогенных прокариот молочнокислые бактерии отличаются наибольшей требовательностью к субстрату. Зависимость этих бактерий от наличия готовых органических веществ
среды указывает на примитивность в целом их конструктивного
метаболизма.
Молочнокислые бактерии распространены там, где они могут
обеспечить свои высокие потребности в питательных веществах и
где имеется большое количество углеводов, переработка которых
дает им необходимую для роста энергию. Их много в молоке и молочных продуктах, на поверхности растений и в местах разложения
растительных остатков; обнаружены они в пищеварительном тракте
и на слизистых оболочках животных и человека.
2.5.2. Гетероферментативные молочнокислые бактерии
Гетероферментативное брожение находится в основе силосования кормов и квашения овощей (капусты, огурцов), плодов, ягод,
мочении яблок и т. д. Эти процессы протекают за счет естественных микроорганизмов, находящихся на заквашиваемом объекте.
На производствах в настоящее время используют специальные закваски, обеспечивающие проведение процессов в прогнозируемых
режимах и с ожидаемыми результатами.
К гетероферментативным молочнокислым бактериям, сбраживающим сахара с образованием молочной кислоты, углекислого
газа, этанола и/или уксусной кислоты, относятся представители
рода Leuconostoc и бактерии, объединенные в подрод Betabacterium
рода Lactobacillus (L. fermentum, L. brevis). У них отсутствует ключевой
фермент гликолитического пути – фруктозодифосфатальдолаза,
39
Таблица 4
Род и подрод
бактерий
Род
Leuconostoc
Род
Lactobacillus.
Подрод
Betabacterium
Морфология
и особенно-
сти клеточ-
ного деления
Сферические
или чечевицеобразные
клетки;
делятся в
одной плоскости, в
результате
образуются
цепочки
Палочки;
делятся в
одной плоскости
Молекулярное
содержание
нуклеотидов
ГЦ в ДНК, %
38–44 D L. mesenteroides.
37–53 DL L. fermentum.
Конфигура-
ция молоч-
ной кислоты
Наиболее
распростра-
ненные виды
L. lactis
L. brevis.
L. buchneri
и поэтому сбраживание субстратов они могут осуществлять только
по окислительному пентозофосфатному пути, осуществляя в первом случае гомоферментативное, а во втором – гетероферментативное молочнокислое брожение.
Гетероферментативные молочнокислые бактерии по морфологическим, культуральным признакам, особенностям конструктивного метаболизма близки к гомоферментативным формам. Некоторые признаки гетероферментативных молочнокислых бактерий
представлены в табл. 4.
2.5.3. Ассоциированный рост молочнокислых бактерий
Взаимное положительное влияние микроорганизмов друг на
друга в процессе культивирования ранее называлось «симбиоз».
В подобной ассоциации каждый организм производит вещества,
полезные другому. В настоящее время для Streptococcus thermophilus
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]