Молочнокислые бактерии возбудители инфекции в перерабатывающей промышленности

Большинство продуктов и сырья, особенно содержащие питательные компоненты, необходимые для роста молочнокислых бактерий и отсутствии ингибирующих веществ, подвержены порче.

В процессе консервирования овощей, фруктов, соков и других растительных продуктов при нарушении технологии приготовления, герметичности тары, стерилизации могут инфицироваться одними молочнокислыми бактериями или их ассоциацией с другими микроорганизмами. В консервах с повышенной кислотностью чаще всего развиваются лактобациллы, с пониженной – лейконостоки. Они вызывают бомбаж консервных банок, скисание, образование слизи, неприятного вкуса и запаха. Низкокислотные консервы больше подвержены порче. Возбудителями являются L.plantarum, L.brevis, Leuc.mesenteroides, Leuc.dextranicum. Развитие L.brevis в ассоциации с энтеробактериями и дрожжами приводит к образованию огурцов – "дутышей". L.plantarum – пустул на оливках, зеленых томатах, перце и других соленых овощах.

Скисание мясных продуктов, позеленение, ослизнение, образование мути в рассолах – это также результат жизнедеятельности молочнокислых бактерий. L.viridescens и Leus.mesenteroides вызывают поверхностное позеленение колбас и появление зеленой сердцевины.

Если молочнокислые бактерии своей деятельностью изменяют товарный вид продукции, то при высоком содержании энтерококки вызывают не только порчу продуктов, но и пищевые отравления.

Бомбаж банок рыбных консервов вызывается углекислым газом, который образуется гетероферментативными молочнокислыми бактериями, чаще всего L.brevis, L.buchneri.

Отмечены случай отравления рыбными консервами даже при малой обсемененности их L.casei из-за интенсивного накопления продукта декарбоксилирования гистидина – гистамина.

Субстраты сахарного производства содержат большое число видов молочнокислых бактерий: L.plantarum, L.brevis, L.fermentum, L.cellobiosus, L.leichmannii, Leuc. mesenteroides, Leuc. dextranicum и др. Некоторые бактерии в процессе своей жизнедеятельности снижают долю сахара путем его разложения. Лейконостоки при этом образуют декстран. Конечный результат – нарушение технологических процессов производств.

Значительный урон молочнокислые бактерии могут приносить дрожжевому производству, основное сырье для которого составляет меласса. Размножаясь совместно с дрожжами, снижают выход их биомассы, ферментативную активность, стойкость и подъемную силу, способны флокулировать (агглютинировать) хлебопекарные дрожжи, затрудняют процесс их сепарирования.

L.plantarum, L.brevis, L.fermentum, L.delbrueckii и др. снижают бродильную активность дрожжей, уменьшают выход спирта, повышают содержание посторонних примесей.

L.brevis, L.casei и P.damnosus – вызывают пороки пива – помутнение, ослизнение, скисание. Нежелательный привкус и запах результат накопления диацетила.

Большой урон виноделию наносят только молочнокислые бактерии: L.fermentum, L.cellobiosus, L.buchneri, L.plantarum, L.brevis, L.plantarum, L.casei, Leuc.oenos, P.pentosaceus. Сбраживая сахар вина, вызывают скисание, помутнение, превращение лимонной, винной кислот и глицерина в молочную кислоту, летучие кислоты, CO₂. Лейконостоки, образуя из сахара декстран, вызывают ослизнение (ожирение) вина. Однако следует отметить, что для снижения высокой кислотности столовых вин, используют микроорганизмы, способные вызывать превращение яблочной кислоты в молочную.

Контрольные вопросы

Общие признаки молочнокислых бактерий. Свойства гомо- и гетероферментативных бактерий. Назовите роды молочнокислых бактерий, их основные признаки. Особенности питательной потребности лактобактерий. Назовите конечные продукты гомо- и гетероферментативного молочного брожения. Какие питательные среды используют для выделения и культивирования молочнокислых бактерий? Среды обитания этих микроорганизмов. Как используют антогонистические свойства лактобактерий? Использование молочнокислых бактерий в молочной промышленности, производстве хлебопродуктов, консервировании кормов, растительных, рыбных и мясных продуктов. В чем выражаются отрицательные свойства молочнокислых бактерий? Какой вред они наносят в народном хозяйстве?

Литература

1. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства. - М, 1972.

2. Богданов В.М. Микробиология молока и молочных продуктов. – М., 1969.

3. Бурьян Н.И., Тюрина Л.В. Микробиология виноделия. - М., 1979.

4. Герасимов М.А. Технология вина. 3-е изд. – М., 1964.

5. Готтшалк Г. Метаболизм бактерий. – М., 1982.

6. Даниленко И.А. и др. Силос. – М., 1972.

7. Квасников Е.И. Биология молочнокислых бактерий. - Ташкент, 1960.

8. Квасников Е.И., Коваленко Н.Н., Нестеренко О.А. Молочнокислые бактерии в природе и народном хозяйстве // Прикладная биохимия и микробиология. – М., 1982, Т.18. - Вып.6.

9. Квасников Е.И., Нестеренко О.А. Молочнокислые бактерии и пути их использования. - М., 1975.

10. Королева Н.С. Техническая микробиология цельномолочных продуктов. – М., 1975.

11. Мюллер Г., Литц П., Мюнх Г.Д. Микробиология пищевых продуктов растительного происхождения. - М., 1977.

12. Стейниер Р., Эдельберг Э., Ингрем Дж. Мир микробов. В 3-х т., М., 1979.

[youtube.player]

Систематика.Молочнокислые бактерии относятся к отделу Firmicutes (грамположительные эукбактерии, имеющие клеточную стенку). Имеют два семейства: Lactobacillaceae и Streptococcaceae. Типичным видом рода Streptococcus является Streptococcus lactis, рода Lactobacillus - Lactobacillus lactis.

Морфология и физиология. Это морфологически гетерогенная группа бактерий – включает палочковидные и сферические организмы. Все молочнокислые бактерии грамположительны, не образуют эндоспор (за исключением Sporolactobaсillus inulinus) и в подавляющем большинстве неподвижны.

Отличительная физиологическая особенность молочнокислых бактерий – их высокая устойчивость к кислоте, что является следствием характерного для них энергетического метаболизма. Способность молочнокислых бактерий образовывать и переносить довольно высокие концентрации молочной кислоты имеет важное селективное значение, так как такое свойство дает им возможность успешно конкурировать с большинством других бактерий в средах, богатых питательными веществами.

Молочнокислые бактерии можно разделить на две физиолого-биохимические подгруппы, различающиеся по продуктам, которые образуются из глюкозы в результате брожения:

1. Гомоферментативные молочнокислые бактерии образуют практически только одну молочную кислоту. К ним относятся бактерии видов Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus lactis и др.

2. Гетероферментативные молочнокислые бактерии образуют смесь

молочной кислоты, этанола и СО2, а иногда и уксусной кислоты. К ним относятся Leиconostoc mesenteroides, Lactobacillus brevis, Bifidobacterium bifidum и др.

Распространение в природе молочнокислых бактерий определяется их сложными потребностями в питательных веществах и способом получения энергии. Они почти никогда не обнаруживаются в почве или водоемах. В естественных условиях они встречаются:

• в молоке, молочных продуктах, в местах переработки молока (Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus lactis и другие лактобациллы; Streptococcus lactis);

• на поверхности растений как эпифитная микрофлора и на разлагающихся растительных остатках (Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis, Leиconostoc mesenteroides);

• в кишечнике и на слизистых оболочках человека и животных как представители нормальной микрофлоры (Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium bifidum, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes, Streptococcus faecalis, Streptococcus bovis и др.).

В связи с тем что молочнокислые бактерии используются для приготовления пищевых продуктов и выступают как возбудители болезней человека и животных, они представляют собой группу большого экономического значения.

Молочнокислые бактерии используются для приготовления:

2) квашеной капусты, огурцов и др. (Leuconostos mesenteroides и Lactobacillus plantarum);

3) молочнокислых продуктов. Стерилизованное или пастеризованное молоко либо сливки сбраживают, прибавляя в качестве закваски чистые культуры молочнокислых бактерий. Для приготовления различных молочнокислых продуктов берут соответствующие микробные закваски.

Например, для приготовления йогурта используют бактерии Streptococcus thermophilus и Lactobacillus bulgaricus; для приготовления кефира – Lactococcus lactis, Lactobacillus kefir, Lactobacillus kefiranofaciens; сметаны – Lactococcus cremoris, Lactococcus lactis, Leuconostoc lactis и Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris ;

4) сырокопченых колбас. Образующаяся при брожении молочная кислота придает определенный вкус, а также снижает рН, что предохраняет от порчи те виды колбас, которые не подвергаются варке;

5) кислого теста при приготовлении хлеба. Образующаяся молочная кислота используется для подъема теста, а также придает хлебу специфический кислый вкус;

6) получения чистой молочной кислоты, которая применяется в кожевенной, текстильной, фармацевтической, пищевой промышленности и для получения биодеградируемых материалов (полилактидов), используемых для упаковки пищевых продуктов.

Молочнокислые бактерии могут играть и отрицательную роль, вызывая порчу пива, фруктовых соков, мяса и других продуктов. В эту группу входят и патогенные для человека и животных бактерии, которые относятся к стрептококкам.

Болезнетворные свойства стрептококков обусловлены образованием либо экзотоксинов, либо образованием термостабильных эндотоксинов. Кроме того, патогенные стрептококки образуют ферменты вирулентности: гиалуронидазу, дезоксирибонуклеазу, рибонуклеазу, нейраминидазу, протеиназу, стрептокиназу, амилазу, липазу и др.

Возможно экзогенное и эндогенное заражение стрептококками.

Экзогенное заражение стрептококками (от больных людей, животных, инфицированных продуктов и предметов) происходит через наружные кожные покровы и слизистые оболочки, а также при проникновении вместе с пищей стрептококков в кишечник. Основной путь заражения стрептококками – воздушно-капельный.

Эндогенная инфекция условно-патогенными стрептококками – обитателями человеческого тела – возможна в результате ослабления иммунитета организма.

Стрептококковые инфекции подразделяют на нагноительные и ненагноительные. К нагноительным заболеваниям, вызываемым стрептококками, относятся острые инфекции верхних дыхательных путей (в частности, пневмонии), рожистое воспаление, или рожа, ангина. При проникновении в кровяное русло стрептококки обусловливают тяжело протекающий септический процесс. В группу ненагноительных болезней входят скарлатина, ревматизм и др.

К патогенным относятся зеленящие стрептококки вида Streptococcus pneumoniae. Они чаще вызывают пневмонию, а также ангину, гайморит, острые катары верхних дыхательных путей и другие заболевания.

Бактерии вида Streptococcus viridans – постоянные обитатели полости рта и глотки здоровых людей. Относятся к зеленящим стрептококкам. Обладают слабой вирулентностью для человека и животных. Они обнаруживаются при гнойных и воспалительных поражениях зубов и десен, вызывают подострый эндокардит.

Бактерии вида Streptococcus pyogenes вызывают рожу, абсцессы при раневых инфекциях. Относятся к гемолитическим стрептококкам.

3 Нормальная микрофлора человека, ее значение для организма

По данным журнала Science (сайнс) за 2010 год, на сегодняшний деньученые определили совокупность бактерий и вирусов, которые живут в тесном симбиозе с человеком, а фактически - и есть мы как "Микробиом". Как оказалось, 9 из 10 клеток человеческого тела являются бактериальными. По разным данным к микрофлоре человека принадлежит от 500до 1000 разных видов (многие из них еще неизвестны). В основном они дружественны организму, который считается их "домом", и лишь немногие приводят к болезням.

В составе нормальной микрофлоры различают:

• постоянную, или резидентную микрофлору, — представлена относительно стабильным составом микроорганизмов, обычно обнаруживаемых в определенных местах тела человека у людей определенного возраста;

• транзиторную, или временную микрофлору, — попадает на кожу или слизистые оболочки из окружающей среды, не вызывая заболеваний и не обитая постоянно на поверхностях тела че­ловека. Она представлена сапрофитными условно-патогенными микроорганизмами, которые обитают на коже или слизистых оболочках в течение нескольких часов, дней или недель. При­сутствие транзиторной микрофлоры определяется не только поступлением микроорганизмов из окружающей среды, но и состоянием иммунной системы организма хозяина и составом постоянной нормальной микрофлоры.

Состав транзиторной микрофлоры может меняться в зависи­мости:

• условий внешней среды;

• условий труда, рациона питания;

• травм и стрессовых ситуаций.

Нормальная микрофлора отдельных биотопов имеет следующие основные свойства:

1) она достаточно стабильна;

2) представлена несколькими видами, среди которых выделяют доминантные виды и виды-наполнители;

3) каждая экологическая ниша имеет свой видо­вой состав. Некоторые биотопы стабильны по своему составу, а другие (транзиторная микрофлора) постоянно меняются в зависимо­сти от внешних факторов;

4) микроорганизмы, составляющие нормафлору, образуют биопленку;

Биопленка представляет собой четкую морфологическую структуру – это полисахаридный каркас, состоя­щий из микробных полисахаридов и муцина, который проду­цируют клетки макроорганизма. В этом каркасе иммобилизова­ны микроколонии бактерий - представителей нормальной микрофлоры, которые могут располагаться в несколько слоев. Толщина биопленки колеблется от 0,1 до 0,5 мм.

5) в состав нормальной микрофлоры входят как анаэробные, так и аэробные бактерии, преобладают анаэробные бактерии, соотношение которых в большинстве биоценозов составляет 10 : 1—100 : 1.

6) . Заселение бактериями различных областей тела начинается в момент рождения человека и продолжается на протяжении всей его жизни.

7) Формирование качественного и количественного состава нор­мальной микрофлоры регулируется сложными антагонистиче­скими и синергическими отношениями между отдельными ее представителями в составе биоценозов.

В норме многие ткани и органы здорового человека свободны от микроорганизмов, т. е. стерильны. К ним относятся:

• головной и спинной мозг;

• внутреннее и среднее ухо;

• кровь, лимфа, спинномозговая жидкость;

• матка, почки, мочеточники и моча в мочевом пузыре.

Стерильность органов и тканей обеспечивается наличием неспецифических клеточных и гуморальных факторов иммунитета, препятствующих проник­новению микробов в эти ткани и органы.

На всех открытых поверхностях и во всех открытых полостях формируется достаточно стойкая микрофлора, специфичная для данного органа, биотопа или его участка — эпитопа. Наиболее богаты микроорганизмами:

• верхние отделы дыхательной системы;

• наружные отделы мочеполовой системы;

• кожа, особенно ее волосистая часть.

В определенных условиях отдельные представители нормальной микрофлоры могут стать возбудителями некоторых заболеваний. К примеру, кишечная палочка может вызвать перитонит, аппендицит, заболевания желчного пузыря и другие; обитающие на коже стрептококки нередко вызывают фурункулез. Это происходит в тех случаях, когда повреждены органы и ткани, снижен иммунитет человека или животного.

Роль нормальной микрофлоры в организме сводится к следующему:

1. Выполняет важную роль в защите организма от патогенов за счет различных механизмов: синтеза антибиотиков, бактериоцинов, органических кислот, спиртов, лизоцима и т. д.

2. Активирует иммунную систему.

3. Обеспечивает макроорганизм ионами Fe 2+ , Ca 2+ и витаминами (например, витаминами группы В, К, никотиновой и др.) и незаменимыми аминокислотами.

4. Участвует в инактивации токсичных продуктов, проникающих извне и/или образующихся эндогенно.

5. Участвует в процессах пищеварения, в том числе в обмене холестерина и желчных кислот.

На основании вышеизложенного можно заключить, что нормальная микрофлора млекопитающих представляет собой один из примеров симбиотических взаимоотношений, которые имеют ряд переходных форм от мутуализма к паразитизму и наоборот.

[youtube.player]

Молочнокислое брожение — это анаэробное превращение глю­козы молочнокислыми бактериями с образованием молочной ки­слоты. По характеру брожения различают 2 группымолочнокис­лых бактерий:гомо- и гетероферментативные

Гомоферментативные (однотипно бродящие) образуют из сбраживаемых сахаров молочную кислоту и незначительное коли­чество побочных продуктов (летучие кислоты, этиловый спирт). (Суммарное уравнение гомоферментативного брожения:

)

Гетероферментативные (разнотипно бродящие) образуют молочную кислоту и этиловый спирт, уксусную кислоту, глицерин и др. (Уравнение гетероферментативное молочнокислое брожение

)

Возбудителями молочнокислого брожения являются кокки(разме­ром 0,5—1,5 мкм), расположенные попарное диплококки, или це­почками (стрептококки), или одиночные палочки (1-8 мкм), или в виде цепочек.

Все бактерии не обр-ют спор, грамположительные, неподвижны, являются факультативными, есть микроаэрофилы. Палочки пред­почитают анаэробные условия. Сбраживают моно- и дисахариды: некоторые не сбраживают сахарозу, другие — мальтозу, третьи — лактозу. Полисахариды не сбраживают. Гетероферментативные микроорганизмы используют пентозы и лимонную кисло­ту. Гомоферментативные палочки продуцируют кислоты до 3,5 %, стрептококки — до 1 % и развиваются при рН 3,8—4,0.

Большинст­во молочнокислых бактерий требовательны к составу питат-ной среды (пит. среда должна сод-ть соединения азота и витамина).

По отношению к t молочнокислые бактерии делят на мезофильные (оптимальная t роста 25—30 °С) и термофильные (оптимальная t роста — 40—45 °С.) В природе встре­чаются на растениях, в почве, в мо­локе, квашеной капусте, кисломолочных продуктах и др.

Наиболее важным представителем гомоферментативные молочнокислые бактерииявл-ся:

- молочнокислый стрептококк (Streptococcus lactis) (образует короткие цепочки или со­единяется попарно,) встречается в молоке и сквашивает его, не об­разуя газа. Молочнокислые стрептококки используют при изготовле­нии кисломолочных продуктов;

- сливочный стрептококк (Streptococcus cremoris) (имеет сфериче­ские клетки, образующие длинные цепочки.) Используется вме­сте с Streptococcus lactis в производстве кисломолочных продуктов;

- термофильный стрептококк (Streptococcus thermophylus) (образует длинные цепочки кокков,) применяется при изготовлении ряженки, южной простокваши и играет важную роль в созревании сыров с вы­сокой температурой второго нагревания (швейцарский);

- болгарская палочка (Lactobacillusbulgaricus) — крупные палочки, образуют длинные цепочки, не сбраживают сахарозу;

- ацидофильная палочка (Lactobacillus acidophilus) —некоторые виды микроорганизма способны к слизеобразованию и используются в производстве ацидофилина;

- Палочка Дельбрюка (Lactobacillus delbruecki) — (зерновая термо­фильная палочка сбра­живает растительные сахара, но не сбраживает лактозу, поэтому в мо­локе не образуется, накапливает 2,5 % молочной кислоты.) Использу­ется в производстве молочной кислоты и хлебопечении. Развивается при квашении овощей и наносит ущерб сахарному и спиртовому про­изводствам;

- молочнокислая палочка (Lactobacillus plantarum) —это основной возбудитель брожения при квашении овощей и силосова­нии кормов. Вызывает порчу сыра типа чеддер: на нем появляются ржавые пятна; наносит ущерб спиртовому и сахарному производст­вам;

- сырная палочка (Lactobacillus helveticum) способствует созреванию швейцарского и советского сыров; участвует в брожении кумыса.

Из гетероферментативных молочнокислых бактерийнаиболее важными явл-ся:

- Капустная па­лочка (Lactobacillus brevis) сбраживает сахара при квашении огурцов и капусты с образованием до 1,2 % молочной кислоты, уксусной кислоты, этилового спирта, углекислого газа и ароматических ве­ществ, придающих продуктам вкус и аромат

- Ароматобразующий стрептококк (Leuconostoc cremoris) — удли­ненные кокки. Сбра­живают лимонную кислоту с образованием диацетила. Бактерии вводят в закваски для ароматизации. Микроорганизм участвует в порче вин, понижая их ки­слотность и превращая в сплошную слизистую массу. При сбражи­вании углеводов, кроме молочной кислоты, образует еще и уксус­ную кислоту.

- Бифидобактерии (Bifidobacterium) (от лат. Bifidus— разделенный надвое и бактерии) — род грамположительных анаэробных бакте­рий, спор не образуют. Бифидобактерии применяютсяв качестве пробиотиков, закваски молочнокислых бактерий — и в процессах сыроделия.

(Бифидобактерии, используемые для приготовления молочных продуктов лечебно-профилактического назначения, подбирают с учетом особенностей их свойств.)

(Бифидобактерии медленно раз­множаются в молоке.) (Среди бифидобактерии наи­более распространенными штаммами являются Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum.)

Практическое значение молочнокислого брожения:

1) молочнокислые бактерии широко применяют в молочной про­мышленности для производства разных кисломолочных продуктов на основе чистых культур бактерий, например Streptococcus lactis, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus и др. Например, для приготов­ления кефира в молоко вносят так называемые зерна кефира, содер­жащие Lactobacillus casei, стрептококки, дрожжи Saccharomyces kefir, сбраживающие лактозу. Молочнокислое брожение имеет большое значение в квашении овощей, хлебопечении, при изготовлении некоторых сортов колбас, процессе созревания слабосоленой рыбы для ускорения процесса и придания продуктам вкуса, аромата и т. д.;

2) молочнокислое брожение используют для получения молоч­ной кислоты, которую применяют в консервной, кондитерской промышленности и при изготовлении безалкогольных напитков.

3) самопроизвольное молочнокислое брожение в молоке, пиве, вине приводит к их порче — прокисанию, помутнению, ослизнению и др.

[youtube.player]

Молочнокислые бактерии известны благодаря способности перерабатывать сахар в молочную кислоту. Этот процесс издавна применялся людьми для консервации продуктов питания, приготовления кормов, изготовления разнообразных молочных продуктов, вина.

Характеристика бактерий

Молочнокислые бактерии являются грамположительными анаэробами. Это означает, что для окислительных процессов и обмена веществ им не требуется кислород. Молочнокислые бактерии относятся к группе (семейству) Lactobacillaceae, которое включает в себя:

• подсемейство Lactobacilleae (включает род Lactobacillus);
• подсемейство Streptococceae (включает роды Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus).

Первые два рода наиболее значимы для человека и его хозяйственной деятельности. Несмотря на близкое родство, представителей отряда Lactobacillales наподобие пневмонийных стрептококков обычно не относят к группе молочнокислых бактерий. А полезные бифидобактерии или микробы из рода Bacillus, являющиеся спорообразующими аэробами, иногда причисляют к группе лактобактерий из-за сходства в углеводном обмене и их роли в пищевой промышленности.

Классификация

Классификация молочнокислых бактерий разработана недостаточно. По характеру выделяемых продуктов брожения их разделяют на две группы.

• Гомоферментативные. В результате сбраживания углеводов выделяется в основном молочная кислота. В малых количествах процессу сопутствуют янтарная и фумаровая кислоты, углекислый газ и этанол.
• Гетероферментативные также образуют в результате разложения углеводов молочную кислоту. Наравне с этим примерно половину сахаров они используют на производство уксусной кислоты, диоксида углерода и этанола.

Классификация по форме затруднена, поскольку молочнокислые бактерии относятся к группе изменчивых микроорганизмов. Форма микробной клетки зависит от возраста бактерии, химической среды и условий обитания. Для определения вида лактобактериям создают конкретные условия, используют стандартную среду и проводят исследование культуры в определенном возрасте. Также оценивают тип сбраживания углеводов, потребность в источниках питания, оптическое вращение молекулы молочной кислоты.

Стрептококки

Виды рода Streptococcus по типу брожения относятся к гомоферментативным. При сбраживании более 90% исходных сахаров они превращают в молочную кислоту и лишь малое их количество - в уксусную кислоту и спирт. Наиболее известными представителями являются культуры:

• Str. lactis.
• Str. citrovorus.
• Str. diacetilactis.
• Str. paracitrovorus.
• Str. thermophilus.
• Str. cremoris.
• Str. liquefaciens.

Лактобациллы

В молочной промышленности лактобациллами называют молочнокислые палочки. Они сквашивают молоко намного быстрее, чем кокковые формы, достигая более низких значений рН (около 3,5). Оптимальное развитие лактобациллы показывают в условиях кислой среды с пониженным содержанием кислорода. В природе эти бактерии обитают на поверхности растений, выделяются из слюны и пищеварительного тракта человека и животных.

Отмечено, что стерильно выдоенное молоко не содержит молочнокислых палочек – они поступают в него из внешней среды. Лактобациллы выдерживают кратковременную пастеризацию, но погибают при высоких температурах стерилизации. Поэтому в пастеризованном молоке молочнокислые бактерии значительно снижены, но все-таки присутствуют. Самые распространенные представители рода Lactobacterium:

• L. bulgaricum.
• L. casei.
• L. plantarum.
• L. acidophilum.
• L. brevis.

Основные свойства

Кокковые формы лактобацилл имеют диаметр 0,6 – 1,1 мкм. В культуре кокки расположены одиночно, сдвоенно или цепочками различной длины. Палочки очень вариабельны по форме: от шаровидных до нитевидных форм длиной от 0,7 до 8,0 мкм, одиночные или в цепочках. На морфологию клеток значительно влияет химический состав среды обитания. Молочнокислые бактерии, фото которых представлено ниже, выделены из йогуртовой закваски.

Размножаются лактобактерии в основном делением, описаны случаи перешнуровывания клетки и размножения с помощью гонидий. Доказано наличие фильтрующихся форм и процесса спорообразования.

Где обитают молочнокислые бактерии

Лактобактерии не могут самостоятельно синтезировать аминокислоты и некоторые витамины. По этой причине их нет ни в почве, ни в воде. В естественных условиях их выделяют из содержимого кишечника человека и животных, с поверхности растений. Оптимальной средой для жизнедеятельности молочнокислых бактерий является молоко и молочные продукты.

Источники питания для лактобактерий - это моно- и дисахариды. Некоторые разновидности сбраживают полисахариды, например, декстрозу. Также в качестве источника энергии эти микроорганизмы при определенных условиях используют органические кислоты: яблочную, уксусную, пировиноградную, муравьиную, фумаровую и лимонную. При отсутствии углеродсодержащих субстратов для питания могут перерабатывать аминокислоты.

Молочнокислые бактерии не способны к синтезу органического азота, поэтому требовательны к его содержанию в питательной среде. Также нуждаются они в витаминах, особенно в пуриновых основаниях: биотине, тиамине, пантотеновой, фолиевой кислотах. Все формы лактобацилл устойчивы к повышенной концентрации спирта. При этом они медленнее размножаются, но дольше живут. Так, в осветленных винах молочнокислые бактерии сохраняются до 7 месяцев.

Микроб является мезофильным, реже термофильным. Оптимальная температура для жизнедеятельности составляет + 25 °С. + 30 °С. При + 15 °С брожение значительно замедляется, а при + 45 °С лактобациллы перестают размножаться. Среда обитания молочнокислых бактерий может быть как кислородной, так и без доступа воздуха. Кислород им не нужен, в большинстве случаев он угнетает развитие микробов и препятствует нормальному процессу брожения.

Молочнокислое брожение

Молочнокислым брожением называется процесс анаэробного окисления углеводов, при котором выделяется молочная кислота. В результате молочнокислого брожения бактерии получают энергию, реализуемую для роста и размножения в безкислородных условиях. При этом лактобактерии снижают рН до значений ниже 5, подавляя рост других микроорганизмов.

Гетероферментативное брожение – более сложный процесс. В зависимости от условий и микробной культуры из углеводов образуется различное сочетание молочной и уксусной кислоты с выделением диоксида углерода и этанола.

Молочнокислое брожение в чистом виде применяют в химической промышленности для получения молочной кислоты. Ее широко используют для выделки кожи, в красильном производстве, в фармацевтике, при изготовлении пластмассы и стиральных порошков. В пищевой промышленности молочная кислота требуется для производства кондитерских изделий и безалкогольных напитков.

Не всегда молочнокислое брожение полезно для человеческой деятельности. Самопроизвольно возникающий процесс, начинающийся в молоке, вине, безалкогольных напитках, приводит к порче продуктов. Органолептически это выражается в прокисании, помутнении и ослизнении субстрата.

Пищевая промышленность и лактобактерии

Для производства и консервации различных продуктов широко используются молочнокислые бактерии. Значение их особенно велико в молочном деле.

Для производства кефира и кумыса применяют культуры, которые, кроме молочнокислого, обеспечивают и спиртовое брожение. Закваску готовят на основе кефирных зерен, являющихся источником обширного сообщества еще до конца не изученных микроорганизмов (молочнокислые палочки и стрептококки, микрококки и дрожжи).

В процессе изготовления сыров молочнокислые бактерии работают на первом этапе, обеспечивая сворачивание казеина, затем их сменяют пропионовокислые микроорганизмы.

Для получения кисломолочного масла в сливки вносят культуру Str. lactis, Str. cremoris и Leuconostoc cremoris. При добавлении в гомогенезированное молоко L. bulgaricus и Str. thermophilus получают йогурт.

В производстве творога и сыров немецкой группы в молоко вносят закваски, содержащие Str. lactis или L. bulgaricus и Str. thermophilus. А для изготовления твердых сыров на стадии созревания используют культуру L. casei и Str. lactis.

При производстве вин широко применяют три рода лактобактерий: Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc. В основном это гетероферментативные кокки, обеспечивающие брожение по яблочно-молочному типу в высококислотных винах. При этом они сбраживают яблочную кислоту и не затрагивают другие химические компоненты вина. Лактобактерии могут испортить напиток, вызвав молочнокислое брожение. В результате появляются такие пороки вина, как прогоркание, ожирение, разложение винной кислоты.

В хлебе обнаруживают около 70 вкусовых и ароматических веществ, среди них 28 кислот, 11 спиртов, 28 карбонильных соединений, 6 эфиров, метилмеркаптан и аммиак. Молочнокислые бактерии принимают участие в образовании большинства из них. Наибольшее значение лактобациллы имеют для производства ржаного хлеба. Закваска придает тесту упругость, разрыхляет его и способствует подъему. Кислотность теста – важный показатель качества. При производстве пшеничного хлеба лактобактерии играют незначительную роль, в основном процесс зависит от дрожжевых культур. Основными составляющими молочнокислых заквасок для подготовки теста являются L. brevis, L. plantarum и L. fermenti.

Молочнокислые бактерии применяются при изготовлении салями и сервелата, других колбасных изделий, при созревании рыбы слабого посола. Молочная кислота ускоряет процесс консервирования и придает продуктам ценные вкусовые качества.

• Биологическое консервирование овощей и фруктов.

Заготовки проводятся по тому же принципу, что и силосование корма. Углеводы растений под воздействием молочнокислых бактерий превращаются в молочную и уксусную кислоты, которые являются прекрасными консервантами.

Роль в сельском хозяйстве

Силосование корма – это лучший способ заготовки и сохранения зеленой массы. Для создания необходимых условий исходное сырье (траву, зеленую массу кукурузы, ботву) укладывают в специальные силосные ямы, тщательно утрамбовывают и накрывают слоем земли. При этом создаются условия, в которых основная часть микробов погибает, а молочнокислые бактерии перерабатывают углеводы растений до тех пор, пока концентрация молочной кислоты не составит 60 % и более, а кислотность силоса не достигнет рН 4.5. Кроме молочной, в силосе накапливается и уксусная кислота. Для завершения процесса требуется около одного месяца.

Микрофлора в кишечнике человека

В кишечном тракте человека обитает множество молочнокислых микроорганизмов, называемых лакто- и бифидобактериями. Продукт их метаболизма - молочная кислота - обладает рядом положительных моментов.

• Стимулирует перистальтику кишечника.
• Уменьшает газообразование.
• Стимулирует выделение пищеварительных соков.
• Улучшает усвояемость кальция, фосфора и железа.

Кроме того, лактобактерии обладают способностью противостоять различным патогенным микробам. За счет выработки биологически активных веществ (органические кислоты, перекись водорода, антибиотики и бактериоцины) происходит вытеснение опасных для деятельности кишечника микроорганизмов. Если в содержимом химуса молочнокислые бактерии снижены по количеству, то их место занимает условно-патогенная микрофлора. На основе выделенных из кишечника человека и животных штаммов разработаны лекарства, улучшающие состояние больного при многих инфекциях.

Что такое пробиотики

В настоящее время пробиотики – класс лекарственных препаратов, направленный на восстановление естественной среды организма. Многолетние изучения доказали эффективность применения пробиотиков (в том числе и лактобактерий) в различных клинических случаях.

Молочнокислые пробиотические бактерии широко применяются в медицине для профилактики и лечения острых и хронических заболеваний кишечника, дыхательных путей, для восстановления кишечной микрофлоры и стимуляции иммунитета. Принимать культуры пробиотиков можно как в виде таблеток и порошков, так и в натуральном виде (кефир, простокваша, ацидофильное молоко, йогурты и другие продукты молочной промышленности).

[youtube.player]