2. Пропионовокислые бактерии: их биологические свойства, значение и распространение в природе.

Пропионовокислые бактерии объединены в род Propionibacterium, который входит в состав семейства Propionibacteriaceae.

В целом пропионовокислые бактерии характеризуются как грамположительные, каталазоположительные, неспорообразующие, неподвижные, факультативные анаэробы или аэротолератные. Оптимум температуры для роста 30–37 ºС. Формируют колонии кремового, желтого, оранжевого, красного, коричневого цвета.

Клетки часто булавовидной формы с одним концом закругленным и другим суженным; некоторые клетки могут быть кокковидными, раздвоенными или разветвленными, но нитчатые формы отсутствуют. Расположение клеток одиночное, в парах, коротких цепочках, V- или Y-конфигурациях, а также группами в виде «китайских иероглифов».

Бактерии содержат менахиноны, С15-насыщенную жирную кислоту мембранных липидов и образуют пропионовую кислоту при брожении, откуда и получили свое название.

На основании определения нуклеотидных последовательностей гена 16S-рРНК в род Propionibacterium включены три подгруппы пропионовых бактерий: классические, кожные и Propionibacterium propionicus.

Типовой вид – Propionibacterium freudenreichii.

Классические бактерии обитают главным образом в молоке, сырах (отсюда и другое название – молочные пропионовые). К классическим пропионовокислым бактериям относятся четыре вида: P. freudenreichii, P. thoenii, P. jensenii, P. acidipropionici.

Кожные бактерии обитают на коже людей, в рубце жвачных животных. Их рассматривают как биологическую защиту человека и полезную естественную микрофлору рубца животных. Они усиливают иммуностимулирующие реакции у людей, благотворно влияют на сельскохозяйственных животных и птиц, и поэтому нашли применение как компоненты лечебных и профилактических препаратов. Кожные пропионовые бактерии живут не только на поверхности нормальной кожи людей, их выделяют также из угрей, реже из содержимого желудка, ран, крови, гнойных и мягких тканевых абсцессов, хотя вопрос о причастности этих бактерий к возникновению заболеваний утвердительного ответа не имеет.

К кожным пропионовокислым бактериям относятся три вида: P. acnes, P. avidum, P. granulosum.

Третья подгруппа пропионовокислых бактерий включает только один вид – Propionibacterium propionicus. Бактерии этого вида обитают в почве.

Синтетические способности пропионовокислых бактерий хорошо развиты, хотя и различаются у разных видов и штаммов. Установлено, что некоторые пропионовокислые бактерии способны фиксировать молекулярный азот, использовать углеводороды, самостоятельно синтезировать витамины. Все пропионовокислые бактерии синтезируют витамин В12, принимающий участие в брожении, синтезе белка, ДНК, в регуляции синтеза ДНК и некоторых других реакциях.

Продукты, выделяемые бактериями при брожении: пропионовую и уксусную кислоты, а также биомассу бактерий, широко применяют на практике. В зависимости от целей производства используют энзиматически неактивную или энзиматически активную биомассу.

Рассмотрим примеры использования энзиматически неактивной биомассы:

- применяется в животноводстве как белок одноклеточных организмов, богатый у пропионовокислых бактерий серосодержащими аминокислотами, особенно метионином, а также треонином и лизином, витаминами группы В, микроэлементами;

- Убитые нагреванием кожные бактерии (P. acnes и P. granulosum) рекомендованы для производства иммуностимулирующего препарата. Показано, что эти бактерии стимулируют образование антител, обладают антивирусными и антибактериальными свойствами. Кроме того, в ряде лабораторий установлено, что бактерии P. acnes способны замедлять рост различных опухолей, включая злокачественные.

- Убитые бактерии P. granulosum являются источником порфиринов. Порфирины и металлокомплексы используют как красители и пигменты,

включая красители для пищевых целей, как катализаторы реакций окисления-восстановления; катализаторы реакций окисления углеводородов, меркаптанов в нефти, нефтепродуктах и т. д. Они могут применяться как диагностические и лечебные препараты.

Вторая категория производств основана на выращивании и получении энзиматически активной биомассы. Это производство:

• заквасок для сыроделия. Твердые сычужные сыры, в изготовлении которых обязательно принимают участие пропионовокислые бактерии, производят повсеместно;

• витамина В12. Витамин В12 с использованием ферментации пропионовокислых бактерий выпускают в России, Великобритании, Венгрии и других странах мира. Производство витамина В12 методом химического синтеза практически невозможно;

• заквасок для хлебопечения. Пропионовокислые бактерии, наряду с дрожжами и молочнокислыми бактериями, вводят в некоторые закваски для теста с целью образования в процессе ферментации, помимо молочной и уксусной кислот, еще и пропионовой. Срок хранения такого хлеба увеличивается в связи с ингибирующим действием пропионовой кислоты на рост плесневых грибов. Кроме того, такой хлеб обогащен витамином В12; это особенно важно для вегетарианцев и в диетическом питании.

• заквасок для силосования кормов;

• пропионовой кислоты как фунгицида. Известно, что вредители уничтожают 15 % мирового урожая во время хранения. При влажности более 14 % зерно начинает нагреваться и плесневеть. Такие способы сохранения зерна, как его сушка, хранение при низкой температуре или в герметических условиях, в реальной жизни трудно достигаемы. Но существует еще один способ, который уже применяется в некоторых странах, предусматривающий опрыскивание зерна слабым раствором пропионовой кислоты. Пропионовая кислота останавливает рост семян, убивает микроорганизмы, и прежде всего плесневые грибы. Питательные качества такого корма повышаются, а вероятность заболевания животных микозом и микотоксикозом снижается.