Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Применение бактериальных заквасок, стартовых культур и биопрепаратов. Учебно-методическое пособие
.pdf
Таблица 5
Морфологические признаки
Физиологическое
состояние
дрожжей
Молодые клетки мелкие,
Зрелые клетки
(основные)
Старые клетки большая,
Мертвые клетки чаще
Вакуоли
много
мелкие,
много
одна
всего
одна
большая
Форма
клетки
вытянутая
круглая
круглая
круглая
Гликоген
(окрашива-
)
ние I
2
малое
количество
(слабое)
накопление
(интенсивное)
выявляется
плохо
малое количество
(слабое)
Особенности клеточной стенки
тонкая,
эластичная
утолщается, появляются
рубцы
мощная,
рубцов
много
толстая,
рубцов
много
Окраши-
вание ме-
тиленовым
синим
нет
нет
нет
да
(неспорообразующие) дрожжи видов Torulopsis ker, Torulopsis
sphaerica, Candida pseudotropicalis var. lactosa и др.;
– дрожжи, не сбраживающие лактозу, но ферментирующие моносахара. Такие дрожжи могут размножаться в молоке и молочных
продуктах совместно с молочнокислыми бактериями, расщепляющими лактозу на глюкозу и галактозу;
– дрожжи, не ферментирующие лактозу и другие сахара, но
вызывающие их окисление; они не образуют спор и не способны к
спиртовому брожению; в первую очередь к ним относятся дрожжи
рода Сandida.
Лактозосбраживающие дрожжи используют в производстве таких продуктов смешанного брожения, как кумыс, тан, айран, мацони, курунга и др. В этих продуктах они формируют специфический
вкус, синтезируют витамины, стимулируют рост молочнокислых
бактерий.
51
Некоторые штаммы дрожжей, размножающихся в молочных
продуктах, обладают антагонистической активностью по отношению к возбудителю туберкулеза, а также к некоторым условно-патогенным микроорганизмам.
а)
Рис. 13. Дрожжи рода Rhodotorula:
а – Rhodotorula rubra; б – Rhodotorula mucilaginosa
а) б)
в) г)
б)
Рис. 14. Дрожжи, вызывающие порчу йогурта: а – Torulopsis candida;
б – Kluyveromyces fragilis; в – Candida crusei; г – Saccharomyces cerevisiae
52
Рис. 15. Дрожжи Yarrowia lipolytica
Отдельные виды дрожжей участвуют в созревании сыров, находясь в составе микробиоценоза сырной слизи. Дрожжи, попадающие в молочные продукты из внешних источников (так называемые
«дикие» дрожжи), могут стать причиной перечисленных ниже видов
порчи.
1. Пигментация – появление цветных колоний на поверхности
масла, сыра, творога. Образовывать колонии розового, желтого,
черного цветов способны дрожжи рода Rodotorula (рис. 13).
2. Вспучивание творога, сметаны, йогурта, а также сыров на
ранней стадии их созревания. Такой вид порчи обусловлен образованием диоксида углерода при спиртовом брожении, вызываемом
дрожжами. Среди дрожжей, вызывающих порчу йогурта, выделены
следующие виды: Torulopsis candida, Kluyveromyces fragilis, Debaryo-
myces hansenii, Candida crusei, Saccharomyces cerevisiae (рис. 14).
3. Бомбаж сгущенного молока с сахаром. Такой вид порчи вызывают дрожжи, сбраживающие сахарозу.
4. Прогоркание, осаливание, появление неприятного запаха
в жиросодержащих продуктах при их холодильном хранении вызывают дрожжи Yarrowia lipolytica, обладающие липолитической
активностью (рис. 15).
Medusomyces gisevii)
Medusomyces gisevii представляет собой симбиотическое сообщество микроорганизмов, состоящее преимущественно из различных
видов бактерий и дрожжей. При этом дрожжи и уксуснокислые
53
бактерии вступают в симбиотические отношения уже в первые сутки совместного культивирования, используя в жизнедеятельности
свои метаболиты. Микроорганизмы Medusomyces gisevii живут на
поверхности растений, поэтому их можно выращивать на искусственной питательной среде, с применением экстрактов различных
видов чая и других растений. Кроме Medusomyces gisevii, продуцен-
тами целлюлозы могут становиться следующие бактерии: Agrobac-
terium, Achromobacter, Enterobacter, Sarcina, Rhizobium, Pseudomonas,
Salmonella, Alcaligenes и др.
Изучение продуктивности и жизнедеятельности симбиотических сообществ микроорганизмов имеет не только производственное, но и общебиологическое значение.
Видовой состав Medusomyces gisevii очень разнообразен и зави-
сит от условий, места и времени культивирования. Составными
частями симбионта Medusomyces gisevii являются: культуральная
жидкость, зооглея, мезоглея и осадок. Культуральная жидкость
состоит из питательных субстратов, продуктов жизнедеятельности микроорганизмов и отдельных бактерий, перемещающихся в
пространстве за счет диффузии, поэтому в ней присутствуют органические и неорганические кислоты, белки, липиды, углеводы,
витамины, ферменты, пигменты, нуклеиновые кислоты, азотистые
основания, этанол и др. Спектр органических кислот очень широк,
и в его составе можно выделить прежде всего уксусную, глюконовую, лимонную, щавелевую, молочную, койевую и яблочную кислоты. Благодаря тому что в процессе культивирования симбионта
питательная среда насыщается этанолом и уксусной кислотой,
создаются условия для формирования естественной защиты симбиотического сообщества от обсеменения посторонней микрофлорой. Хотя в начальный период культивирования Medusomyces
gisevii из-за высокого содержания в среде углеводов и экстрактов
чая формирующаяся бактериальная целлюлоза может повреждаться
различными видами плесени.
В культуральной жидкости определяется активность амилаз,
кислых и нейтральных протеаз, а также высокое содержание витаминов С и Р, проявляющих антиоксидантные свойства среды.
54
Зооглея Medusomyces gisevii представляет собой сложное струк-
турное образование, служащее местом локализации различных
микроорганизмов, иммобилизованных преимущественно на волокнах бактериальной целлюлозы (БЦ), которая располагается на
поверхности культуральной жидкости (рис. 16). Основу зооглеи
Medusomyces gisevii составляют колонии уксуснокислых бактерий
Gluconacetobacterim xylinum, Acetobacterim aceti, а также дрожжи
Saccharomyce ssp, Torulopsis dattilf и др.
В основе мезоглеи – нитевидные образования биоцеллюлозы, в
составе которой присутствуют микроорганизмы симбиота. Осадок
культуральной среды обычно локализуется на дне сосуда в виде
плотной массы, состоящей преимущественно из дрожжевых клеток
и компонентов экстрактов чая и других растений.
Практическое использование. Культуральная жидкость Medusomy-
ces gisevii в зависимости от используемого субстрата питательной
среды может применяться в качестве безалкогольного напитка для
профилактики широкого спектра желудочнокишечных и других
заболеваний.
Культуральную жидкость используют в технологии приго-
товления хлеба для активизации процессов созревания теста
Рис. 16. Структура чайного гриба
(увеличение в 1000 раз): 1 – дрожжевые
клетки; 2 – бактерии в форме палочек,
окрашенных метиленовым синим, фибриллы
целлюлозы скрепляют всю ассоциацию
55
и повышения калорийности готового продукта. Кроме того, симбионт используется для получения уксусной кислоты в производственных масштабах для нужд пищевой промышленности.
Биоцеллюлоза находит широкое применение в технических и химических отраслях производства, в частности в целлюлозно-бумажной, лакокрасочной и тонкой химической промышленности, электронике. Основу биопленки составляет бактериальная целлюлоза,
характеризующаяся высокой чистотой и отсутствием в своем составе
лигнина, гемицеллюлозы и других примесей, которые присутствуют
в растительной целлюлозе. Поэтому биопленка может служить матрицей для иммобилизации различных неорганических соединений
(ионов серебра, селена, магния, кобальта, марганца и др.), а также
биогенных молекул (пептидов, аминокислот, белков, ферментов,
витаминов, гормонов, антибиотиков и др.). Качественно-количественный состав биогенных молекул биопленки обусловливает
ее использование в медицинской, фармацевтической и косметологической практике. Так, биопленки, насыщенные различными
элементами и биогенными молекулами, могут использоваться для
лечения ожогов и язв, а также послеоперационных, гнойных и травматических ран. Биопленки с иммобилизованными биологически
активными веществами находят применение в косметологии, для
оздоровления и восстановления эластичности кожи.
Из бактериальной целлюлозы в биотехнологической промышленности получают тонкодисперсные порошки, которые используют в пищевой промышленности в качестве загустителей и гелеобразователей.
Широкий спектр свойств биопленок обусловливает актуальность проводимых исследований по разработке технологий получения бактериальной целлюлозы.
Кефирный (тибетский, молочный) гриб – симбиотическая
группа бактерий и микроорганизмов рода зооглея (Zoogloea) (рис.
17), используемая для получения молочного продукта, известного
как кефир. Он благотворно влияет на здоровье человека, является
56
Рис. 17. Внешний вид зерен молочного гриба
профилактическим и даже лечебным средством. Кроме того, кефир
тибетского молочного гриба используют и в кулинарии. Он быстро
размножается.
Для производства кефира используется закваска, приготовленная на кефирных грибках. Кефирные грибки, используемые
для производства большинства кисломолочных напитков, представляют собой белые или желтые гранулы неправильной формы.
Они имеют варьирующийся и комплексный микробный состав,
включающий молочнокислые и ароматобразующие лактококки,
гомо- и гетероферментативные молочнокислые палочки, лейконостоки, дрожжи, уксуснокислые бактерии.
Молочнокислые бактерии на 65−80 % представлены родом Lac-
tobacillus. Состав кефирных грибков может быть разным в зависимости от местности их происхождения, условий и метода культивирования гранул, использованных методов и субстратов. Между
микроорганизмами, присутствующими в кефирных грибках, существуют симбиотические отношения. Причем определенные виды
микроорганизмов обязательно находятся в грибках, другие могут
либо присутствовать, либо нет в зависимости от происхождения
грибков, а также от метода культивирования и добавленных субстратов. Бактерии представлены видами Lactobacillus acidophilus,
L. brevis, L. casei, L. fermentum, L. helveticus, L. keri, L. parakeri,
Lactococcus lactis, Leuconostoc mesenteroides, Acetobacter aceti и A. rasens.
К дрожжам, выделенным из кефирных грибков, относятся
Kluyveromyces marxianus, Torula ker, Saccharomyces exiguus и Candida
57
lambicа. Кроме того, из кефирных грибков выделен мицелиальный
гриб Geotrichum candidum.
Между микроорганизмами, входящими в состав кефирного
грибка, могут наблюдаться как симбиотические, так и антагонистические взаимоотношения, которые иногда меняются в зависимости от условий культивирования. Антибиотическая активность
молочнокислых бактерий связана со способностью синтезировать
органические кислоты, антимикробные пептиды-бактериоцины, а
также ряд низкомолекулярных соединений. Многие авторы отмечают стимулирующее действие дрожжей по отношению к молочнокислым бактериям.
Контрольные вопросы
1. Дайте морфологическую характеристику пропионовокислых бактерий. Каковы оптимальные условия их развития, направления использования их в биотехнологических процессах?
2. Дайте морфологическую характеристику уксуснокислых бактерий.
Каковы оптимальные условия их роста?
3. Дайте морфологическую характеристику бифидобактерий. Каковы
оптимальные условия их культивирования? Какова биологическая роль
бифидобактерий?
4. Дайте морфологическую характеристику маслянокислых бактерий.
Какова их роль в биотехнологических производствах?
5. Каковы систематическое положение и морфологическая характеристика гомоферментативных и гетероферментативных молочнокислых
бактерий? Оптимальные условия их развития?
6. В каких биотехнологических процессах используются гетеро- и гомоферментативные молочнокислые бактерии?
7. Охарактеризуйте понятие «ассоциированый рост», приведите пример
молочнокислых бактерий, для которых описан этот процесс.
8. Какие молочнокислые бактерии образуют экзаполисахариды, какое
значение они имеют в биотехнологическом процессе?
9. Какие систематические группы грибов используются в биотехнологии, каковы их биотехнологические функции?
10. Каковы систематика и номенклатура дрожжей, используемых в
биотехнологии, направления их использования в пищевой биотехнологии?
11. Каков клеточный цикл дрожжевой клетки и морфологические показатели физиологического состояния дрожжевых клеток? Какую роль
играют дрожжи в молочной промышленности?
58
12. Каковы микробиологическая характеристика чайного гриба (Me-
dusomyces gisevii) и его практическое использование?
13. Каковы микробиологическая характеристика кефирного гриба
и его практическое применение?
Г л а в а 3
Согласно ГОСТ 34372-2017 бактериальные закваски (БЗ) и
бактериальные концентраты (БК) в зависимости от физического
состояния и способа производства подразделяют на жидкие, замороженные, сухие.
Бактериальные закваски и бактериальные концентраты в зависимости от числа входящих в их состав видов микроорганизмов
подразделяют на моновидовые и поливидовые.
БЗ и БК в зависимости от количества входящих штаммов каждого вида подразделяют на одноштаммовые и многоштаммовые.
БЗ и БК в зависимости от температурных интервалов развития,
входящих в их состав видов, подразделяют на мезофильные, термофильные, мезофильно-термофильные.
Закваски, выращиваемые в специальных научно-производственных лабораториях, называют маточными, или лабораторными.
Они являются основой для получения производственных и потребительских заквасок.
Потребительские закваски, в свою очередь, подразделяют:
– на материнские, или первичные;
– промежуточные, или вторичные;
– производственные, или третичные.
Материнские закваски получают при посевах маточных заквасок, промежуточные и производственные – при посевах материнских и промежуточных заквасок.
Различают одноштаммовые закваски, состоящие из одного
штамма микроорганизма, многоштаммовые – из нескольких штаммов одного вида и смешанные закваски, в состав которых входят
многие штаммы разных видов микроорганизмов.
59
По составу микрофлоры основные закваски, применяемые в
молочной промышленности, подразделяют на три группы: бактериальные, грибковые и смешанные (табл. 6).
За рубежом закваски, состоящие из мезофильных молочнокислых стрептококков, принято подразделять на пять групп: так
называемые (0), L, D, LD и ароматические закваски.
Таблица 6
Закваски Состав микрофлоры Продукт
Бактериальные
Мезофильные
молочно-кислые стрептококки
Термофильные
молочнокислые бактерии
Бактерии,
участвующие
в созревании
сыра
Культура рокфора
Культура камамбера
Смешанные
бактериально-грибковые
Lac. lactis, Leu. cremoris, Lac.
cremoris, Lac. diace-tylactis,
Leu. dextranicum
Str. thermophilus, Lbm.
bulgaricum, Lbm. acidophilum,
Lbm. helveticum, Lbm. lactis
Пропионовокислые
бактерии, Lbm. craseisubsp.
rhamnosus (казеинкультура),
Brevibacteriumlinens
(вырабатывает красную
слизь)
Грибковые
Penicillium roguforti
Pen. camamberti, Pen.
candidum, Pen. album
Lac. lactis, Lbm. buchneri,
Lbm. brevis, Lbm. acidophilum,
дрожжи Saccharomiceslactis
и рода Torulosis,
уксуснокислые бактерии
Творог, сметана, простокваша и др. кисломолочные продукты,
кислосливочное масло,
сыры
Простокваша «Мечниковская» и «Южная», ряженка, йогурт,
варенец, ацидофилин,
крупные твердые сыры
Сыры с высокой температурой второго нагревания, мягкие сыры
Сыры рокфор
и камамбер
Кефир и кумыс
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]