Контрольні запитання

1. Охарактеризуйте бактерії роду Clostridium.

2. Які особливості притаманні маслянокислому бродінню?

3. Хімізм та біологічне значення маслянокислого бродіння.

4. Послідовність визначення маслянокислих бактерій.

5. Які особливості притаманні оцтовокислому бродінню?

6. Хімізм та біологічне значення оцтовокислого бродіння.

7. Послідовність визначення оцтовокислих бактерій.

8. Назвіть основних збудників оцтовокислого бродіння.

Лабораторна робота № 6

Аналіз якості кисломолочних продуктів

Мета роботи – дослідження збудників молочнокислого бродіння

Основні теоретичні положення

Молочнокислі продукти – добре середовище для розвитку мікроорганізмів. Тут містяться білки, невелика кількість пептону, вільні амінокислоти, вітаміни тощо. Молочнокисле бродіння, в залежності від накопичення кінцевих продуктів (молочної кислоти, оцтової килоти, етилового спирту та інших органічних сполук), поділяють на гомоферментативне та гетероферментативне. Перший тип бродіння здійснюють, в основному, молочнокислі стрептококи (Streptococcus lactis, S. bovis, S. cremoris, S. diacetilactis) і лактобацили (Lactobacillus lactis, L. bulgaricus, L. plantarum, L. helveticus), другий – лактобацили (L. fermentum, L. brevis), а також Bifidobacterium bifidum, Leuconostoc mesenteroides та інші.

Молочнокислі бактерії об’єднані в родину Lactobacteriaceae. Ця група морфологічно є досить гетерогенною (довгі і корoткі палички, коки).

Всі вони є грампозитивними, не утворюють спор (за виключенням Lactobacilus inulinus) і в більшості випадків є молорухливими. Молочнокислі бактерії є анаеробами або мікроаерофілами, у них немає гемопротеїдів, але вони здатні рости в присутності кисню. Якщо певна бактерія здатна рости аеробно, але не має каталазної активності, то швидше за все, це молочнокисла бактерія. Інша особливість молочнокислих бактерій – потреба в багатьох ростових факторах, тому культивують їх на складних живильних середовищах (дріжджовий екстракт, молочна сироватка, томатний сік, кров). Оскільки внаслідок розвитку молочнокислих бактерій накопичується молочна кислота і, як наслідок, суттєво зростає кислотність середовища, то його слід добре забуферювати. Для цього часто використовують крейдовий агар. За рахунок складних потреб для росту молочнокислі бактерії практично ніколи не зустрічаються в грунті, водоймах. У природних умовах вони зустрічаються: в кишківнику, а таков на деяких слизових людини та тварин (Lactobacillus acidophilus; Bifidobacterium; Streptococcus faecalis,

S. salіvarius, S. bovis, S. pyogenes; Pneumococcus); на рослинах та їх рештках (Lactobacillus plantarum, L. delbruckii, L. fermenti, L. brevis; Streptococcus lactis; Leuconostoc mesenteroides).

Молочнокислі бактерії, які мешкають на рослинах, відіграють суттєву роль при запасанні кормів для худоби. Для виготовлення силосу рослинну масу пресують, додають органічні або мінеральні кислоти, солі, щоб створити сприятливі умови для розвитку молочнокислих бактерій. Квашена капуста також є продуктом, в приготуванні якого беруть участь молочнокислі бактерії. “Природними” накопичувальними культурами молочнокислих бактерій є кисломолочні продукти (кефір, кисле молоко, йогурт, сметана, ряжанка, сир). У промисловому виробництві кисломолочні продукти отримують за допомогою спеціальних заквасок. Це переважно чисті або змішані культури молочнокислих бактерій, деякі закваски містять лактозасвоюючі дріжджі. При тривалому зберіганні молочнокислих продуктів на їх поверхні утворюється біла плівка. Така ж плівка може утворюватися при квашенні огірків, капусти тощо. Це молочна цвіль Geotrichum candidum (Oіdium lactis), яка є частим і небажаним супутником молочнокислого бродіння. Вона окислює молочну кислоту, яку продукують молочнокислі бактерії, до СО₂ та Н₂О. При цьому знижується кислотність, шо створює сприятливі умови для розвитку гнилісних бактерій. Показниками якості молочнокислих продуктів є наявність активної мікрофлори та молочної кислоти.

Мікробіологiя кисломолочних продуктів

Мікрофлора кисломолочних продуктів може бути представлена:

1) залишковою мікрофлорою після пастеризації молока - термостійкі молочнокислі палички, спороутворювальні бактерії, ентерококи, бактеріофаги та ін;

2) заквашувальною мікрофлорою, яку вносять із закваскою, залежно від виду кисломолочного продукту;

3) вторинною (контамінуючою) мікрофлорою.

Кисломолочні продукти поділяють на продукти молочнокислого бродіння (сир кисломолочний, сметана, простокваша, ряжанка, ацидофілін, йогурт) і змішаного бродіння – молочнокислого, спиртового, пропіоновокислого тощо (кефір, ацидофільно-дріжджове молоко, кумис та інш.).

У перших бактерії розщеплюють молочний цукор з утворенням молочної кислоти, під дією якої казеїн молока коагулює (випадає у вигляді пластівців), у результаті чого засвоюванність продукту, в порівнянні з молоком, істотно підвищується.

У продуктах змішаного бродіння поряд з молочною кислотою з молочного цукру утворюються й інші продукти, наприклад, спирт, вуглекислий газ, леткі кислоти, що також підвищує засвоюваність продукту. За вмістом білків і жиру кисломолочні продукти майже не відрізняються від незбираного молока.

Кисломолочні напої характеризуються різним складом мік­рофлори і особливостями приготування. Розрізняють традицій­ні кисломолочні напої - кефір, ряжанка, сметана, простокваша, йогурт - і функціональні кисломолочні напої, збагачені різни­ми пробіотичними культурами - Bifidobacterium, Lb. acidophi­lum, Lb. plantarum тощо. Найвідоміший приклад - біокефір, біфілін, біфілайф та інш.

Кефір - це продукт змішаного бродіння - молочнокислого, спиртового та оцтовокислого. Він характеризується неповтор­ним смаком, пінкою консистенцією, істотно відрізняється від смаку інших кисломолочних продуктів. Це пояснюється спе­цифікою біології кефірних грибків, які поєднують в собі мікро­організми різних таксономічних груп. Співвідношення між цими складниками є динамічним і істотно залежить від багатьох факторів - температури, складу молока, способу його оброб­лення, терміну сквашування тощо. Мікрофлора кефіру бере активну участь у формуванні якості продукту і виникненні його вад.

Мезофільні молочнокислі стрептококи Lc. lactis subsp. lactis, Lc. subsp. cremoris є основною мікрофлорою, що забезпечує ак­тивне кислотоутворення із самого початку процесу сквашуван­ня і формування згустку. Кількість лактококів у готовому про­дукті досягає 1·10⁷ КУО/см³. Ароматоутворювальні молочно­кислі бактерії представлені в кефірній заквасці в основному Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum, Lc.lactis subsp.lactis biovar diacetylactis, що розвивається при виробництві кефіру значно повільніше, ніж Lc. lactis subsp. lactis, Lc.lactis subsp. eremoris, і досягає 1·10⁷ - 1·10⁸ КУО/см³. Ароматоутворювальні молочнокислі стрептококи утворюють у кефірі ароматичні ре­човини, такі, як диацетил і вуглекислий газ.

Мезофільні молочнокислі палички (бета- і стрептобактерії), наприклад Lb.plantarum та Lb. casei, також присутні в кефі­рі, однак кількість клітин цих бактерій така мала (1·10² ­1·10³ КУО/см³), що вони не впливають істотно на якість кефіру. При контролі якості кефіру вони не враховуються.

Дріжджі бувають двох видів - ті, що зброджують лактозу, і ті, що не здатні до зброджування лактози. Зайвий розвиток дріжджів може відбуватися при підвищених температурах сквашування і тривалій витримці продукту при цих темпера­турах.

Оцтовокислі бактерії присутні в кефірі в кількості 1 10⁴ - 1·10⁵ КУО/см^З. Вони розвиваються повільніше, ніж молочно­кислі стрептококи, і сприяють формуванню згустку та смаку. Зайвий розвиток оцтовокислих бактерій у кефірі може призвес­ти до появи слизуватої тягучої консистенції та такої вади, як їд­кий кислий смак.

Бактерії групи кишкової палички потрапляють у молоко та у кефір з устаткування і навколишнього середовища. Під впли­вом антагоністичного впливу мікрофлори кефіру Їхня кількість знижується або до вихідного рівня, що міститься в продукті піс­ля заквашування, або повністю Зникає.

Плісняві гриби (Geotrichuт caпdiduт) Потрапляють у кефір з устаткування, з повітря, можуть розвиватися при тривалому зберіганні кефіру на його поверхні.

Ряжанка є національним кисломолочним напоєм, особливо для південних регіонів України. Для її одержання у молоко вно­сять закваску на основі термофільних молочнокислих стрепто­коків, здатних до синтезу в'язких екзополімерів. Іноді додають болгарську паличку в співвідношенні до стрептокока 1:4 _ 1 :5. Середній вміст термофільного стрептокока має становити 1·10⁷- 1-10⁸ КУО/смЗ.

Йогурт є результатом Життєдіяльності симбіотичної ком­позиції болгарської палички Lb.delbrueckii subsp. bulgaricus і термофільного молочнокислого стрептокока в співвідношен­ні 1:1.

Середній вміст термофільних стрептококів і болгарської па­лички в 1 см^З продукту становить 1·10⁷ – 1 10⁸ КУО/см^З. Проте у разі порушення необхідного співвідношення між ними ці мік­роорганізми можуть спричиняти вади йогурту. Так, коли пере­важають термофільні стрептококи, то спостерігається тягуча грузла консистенція йогурту та нехарактерний для цього про­дукту смак, а за домінування болгарської палички - надмірно кислий смак продукту.

Для виробництва сметани традиційною заквашувальною мікрофлорою є набір трьох підвидів мезофільних лактококів Lc. Lactis ssp. Zactis, Lс. Lactis ssp. Lactis bv. diacetilactis, Lс. Lactis ssp. creтoris. З метою прискорення кисломолочного процесу і поліп­шення текстури продукту до складу заквасок для сметани дода­ють термофільні стрептококи, оцтовокислі бактерії, ацидофільні палички.

Останнім часом в Україні розроблено технології виробниц­тва функціональних кисломолочних продуктів. Характерною особливістю таких кисломолочних продуктів є залучення про­біотичних штамів молочнокислих та біфідобактерій таких видів, як S. salivarius ssp. therтophilus, Lb. acidophilus, Lb. casei, Lb.рlап­tarum, Вifidobacteriuт bifiduт, В. Loпguт та В. adolesceпtis. На вітчизняному ринку є такі функціональні продукти, як Наріне, Даринка, Міленіум, серія біопродуктів (біокефір, біойогурт, біосметана, біфілайф тощо).

Незважаючи на високий антагоністичний потенціал моло­чнокислих бактерій, порушення технологічного регламенту та недотримання санітарно-гігієнічних вимог виробництва можуть спричиняти активний розвиток контамінуючої мікрофлори, що призводить до утворення в'ялого згустку, нетипового смаку і зниження корисних властивостей готового продукту.

Отже, можна зробити висновок, що різні кисломолочні про­дукти характеризуються властивою тільки даному видові про­дукту мікрофлорою.

На кисломолочні продукти не встановлюють нормативні ви­моги за КМАФАнМ, оскільки неможливо розмежувати їх із мікроорганізмами закваски через низьку селективність діагнос­тичних середовищ. Кисломолочні продукти аналізують за кіль­кістю мікрофлори закваски, а у разі необхідності - за окремими складниками закваски. Зазвичай їх регламентують нормативни­ми документами.

Щодо сторонньої мікрофлори, то кисломолочні продукти перевіряють на наявність БГКП, патогенних мікроорганізмів, S.aureus, дріжджів і пліснявих грибів. Морфологія молочнокис­лих бактерій у кисломолочних продуктах визначається мікро­скопуванням.

Рис. 1. Lactobact. bulgaricum

а) – препарат – відбиток з колонії; б) – мазок з кислого молока.

а) б)

Рис.2. Streptococcus lactis

а) - кулевидні і палочковидні клітини в чистій культурі;

б) – молочнокислі стрептококкі в препараті із кислого молока.

Рис. 3. Streptococcus cremoris.