Кисломолочні бактерії живуть у середовищі. Молочнокислі бактерії: види, класифікація, значення

Реферат

Молочнокислі стрептококи

1. Загальні поняття про молочнокислі бактерії

Молочнокислі бактерії, мікроби, що викликають у молоці (молочних продуктах) молочнокисле бродіння, що виражається у зброджуванні молочного цукру на молочну кислоту; внаслідок утворення кислоти відбувається згортання молока. До молочнокислих бактерій відносяться палички та коки. Перші належать до ацидофільних бацил і мають їх властивості; за класифікацією Лемана та Неймана палички разом з іншими ацидофільними бацилами утворюють групу «Plocamobacteria», а за Геймом та Шлірфом (Heim, Schlirf) – групу ацидобактерій. За американською класифікацією (Bergey) всі молочнокислі бацили утворюють особливий вид-Lactobacil-laceae. Найважливішими представниками групи є Вас. bul-garicus, Вас. caucasicus та інші. Мечникова Вас. bulgaricus запропонований для заміщення "дикої" флори кишечника у людини; Bact. mazun, 2,7-21 м завдовжки і 1 - 1,1 м завширшки, нерухома, Грам-позитивна паличка; не зростає на звичайних поживних середовищах; на агарі з молочною сироваткою утворює колонії з нерівним краєм і волосоподібними нащадками в довкілля. Міститься в мацуні, молочному продукті, що виготовляється у Вірменії. Очевидно, ідентична з LactobaC. caucasicus.-L actobac. lactis acidi Leichmann. Крім перелічених до молочнокислих бактерій відносяться Lactobacillus Boas-Op р 1 е г i, що зустрічається в шлунковому вмісті, головним чином при раку шлунка; Lactobacillus helvetieus (син. Вас. caseiFreudenreich'a), виділений з кислого молока та сирів; Lactobacillus bu-sae asiaticus (Bact. Для отримання найкращого зростання всіх видів молочнокислих мікробів Омелянський рекомендує агар Коанді (Kohendy): 1 л молока кип'ятять 5 хвилин, додають 1,5 см3. Отриману сироватку злегка підлужують і на 1 л додають 300 смг води, 3 г желатини, 15 г пептону і 20 гагар.. Суміш прогрівають в автоклаві, фільтрують і стерилізують. беруть участь в утворенні різних молочнокислих продуктів (простокваша, лактобацилії, сметана, сир, сири, кефір, кумис та ін).

У природі молочнокислі бактерії зустрічаються на поверхні рослин (наприклад, на листі, фруктах, овочах, зернах), в молоці, зовнішніх та внутрішніх епітеліальних покривах людини, тварин, птахів, риб (наприклад, у кишечнику, піхву, на шкірі, у роті, носа та очах). Таким чином, крім своєї ролі у виробництві їжі та кормів, молочнокислі бактерії відіграють важливу роль у живій природі, сільському господарстві та нормальній життєдіяльності людини. Вплив прискореної індустріалізації виробництва молочнокислих бактерій, заснованої на невеликій кількості адаптованих для заводів штамів, але природне розмаїття цих бактерій та здоров'я людини поки що залишається не вивченим.

Наші знання в мікробіології, генетиці та біології плазмід молочнокислих бактерій швидко йде вперед. Дослідження розплутують молекулярні механізми передачі генів, контролю та експресії.

Lactococcus lactis та Lactococcus cremorisнасамперед молочнокислі бактерії роду Streptococcus. Ці організми розвиваються природно в молоці та були серед перших родів молочнокислих бактерій, вивченими мікробіологами. Вони здатні мати N антигенної структурою в клітинній стінці.

Їхня роль у молочнокислому бродінні та корисність як культури стартера відновила інтерес у мікробіології та генетиці, особливо з новітньою розробкою перенесення гена та систем клонування. Ці відкриття дають можливість спрямовувати генетичні вдосконалення існуючих культур стартера, які у молочної промисловості. Цей підхід комплектує класичні програми удосконалення культур для того, щоб збільшити несприйнятливість до бактеріофагу, встановити надійність та активність культури при усуненні небажаних властивостей. Використання мікроорганізмів продовольчих сортів як основних бактерій для створення білків, що генетично проектуються, забезпечує додатковий стимул для більш детального генетичного аналізу.

2. Класифікація

Бактерії молочнокислі, група мікроорганізмів, що зброджують вуглеводи з утворенням переважно молочної кислоти.

Класифікація молочнокислих бактерій розроблена недостатньо. Ознаки бактерій можуть значно варіювати, що створює труднощі за умови їх класифікації. Залежно від характеру продуктів, що утворюються, при зброджуванні гексоз бактерії молочнокислі діляться на гомоферментативні і гетероферментативні. Гомоферментативні бактерії при бродінні цукрів утворюють в основному молочну кислоту та незначні кількості фумарової та бурштинової, летких кислот, етилового спирту та діоксиду вуглецю; гетероферментативні - поряд з молочною кислотою утворюють значно більші кількості оцтової кислоти, етилового спирту, вуглекислого газу та інших продуктів, використовуючи на це 50% цукрів. Найчастіше при класифікації беруть до уваги форму клітин за умови, що культури вивчаються у певному віці та середовищі. В основі поділу на види лежать також ознаки зброджування вуглеводів, потреби у джерелах живлення, враховується оптичне обертання молочної кислоти. Першу наукову класифікацію молочнокислих бактерій розробив голландський вчений Орла-Єнсен у 1919. Бактерії молочнокислі об'єднані в сімейство Lactobacillaceae, яке ділиться на підродину Lactobacilleae (рід Lactobacillus) та Streptococceacocus (роди). У виноробстві поширені бактерії молочнокислі, які стосуються 3 пологів: Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc.

Молочнокислі бактерії, потрапляючи в шлунок та кишечник, стають складовою мікрофлори слизової оболонки. Особливо це стосується біфідобактерій. Одні бактерії виробляють ферменти, які розщеплюють білки на прості сполуки, сприяючи кращому засвоєнню їжі. Інші виробляють антибіотики, що надає кисломолочному продукту лікувально-профілактичних властивостей.
Бактеріальні культури бувають термофільні (теплолюбні) та мезофільні (холодолюбні). Термофільні бактерії активніші, ніж мезофільні. Назви молочнокислих продуктів, що містять живі бактерії, зазвичай мають приставки "біо-", "ацидо-", "біфідо-", "лакто-". Різні бактерії мають різний вплив на організм. Нещодавні таксономічні дослідження переглянули різновиди у межах роду Streptococcusі ввели зміни, що стосуються мезофільних молочних культур стартера. Через загальні риси між S. lactisі S.cremoris, 9-ий випуск Керівництва Берги Систематичної Бактеріології (том 2) згрупував S. lactis, S. diacetylactis, і S. cremorisв один різновид (рід): S. lactis. Гарві та Ферроу запропонували позначити різновиди S. lactis, S. diacetylactis, та S. lactis cremoris.

Однак, у 1985 Шлейфер та ін. запропонували, щоб молочні стрептококи були класифіковані в межах нового роду, Lactococcus, заснованого на дослідженнях гібридизації нуклеїнової кислоти, в імунологічному відношенні супероксиддисмутази, ліпотейхоєвих кислотних структур, зразків ліпіду, жирної кислоти та менохінонного складу. Рід Lactococcusбуло схвалено Міжнародним Союзом Мікробіологічних Товариств у 1986. Тепер за новою номенклатурою S. Lactis, S. Diacetylactis, S. cremorisпозначається як Lactococcus lactis,Lactococcus lactis diacetylactisі Lactococcus lactis cremoris.

Сендін запропонував, щоб один із пологів Lactococcus lactis, який використовує цитрат для отримання діацетилу, був названий Lactococcus lactis diacetylous. Оскільки молочнокислі лактобактерії широко використовуються в молочній промисловості, запропонована термінологія є дуже вигідною.

. Морфологія

За формою клітин бактерії молочнокислі діляться на кокові та паличкоподібні. Діаметр кокових форм від 0,5-0,6 до 1 мкм; вони розташовуються одинично, парами чи вигляді ланцюжків різної довжини. Паличкоподібні бактерії різноманітні за формою - від коротких кокоподібних до довгих ниткоподібних різної довжини (від 0,7-1,1 до 3,0 - 8,0 мкм), розташованих одинично або ланцюжками (див. рис). На форму клітин значно впливає склад середовища та умови культивування. Утворення подовжених паличкоподібних клітин спостерігається при розвитку в середовищах, що містять етиловий спирт, з високою активною кислотністю, в середовищах з нестачею вітаміну В12 під дією іонізуючих випромінювань. Бактерії молочнокислі, що у виноробстві, переважно нерухомі, не утворюють суперечка, пігменту, позитивно забарвлюються за Грамом, не відновлюють нітрати в нітрити, характеризуються неактивною каталазою. Клітинні стінки являють собою гомогенний електронно-щільний шар завтовшки 15-60 мкм. Цитоплазматична мембрана може бути дво- або тришаровою товщиною 75-85 А. У цитоплазмі клітин бактерій молочнокислих виявлені рибосоми діаметром близько 150 А, область ядерного матеріалу (нуклеоїд), який складається з тонких щільних ниток шириною 20-25 А, ототожнюваних з дезокси.

4. Особливості геному молочнокислих бактерій, їх історична перспектива

Спостереження бактеріологів, розпочаті з 1930-х років, були основою поточних подій у мікробіології та генетиці молочнокислих бактерій.

При ізолюванні деяких штамів L. Lactisбули відзначені нестійкість та незворотна втрата властивості розщеплювати лактозу (Lac), а також властивості протеїназної (Про) активності.

Пізніше, у 1950-х роках, Kнетмен та Сворфлінг описали нестійкість до використання цитрату. Механізми незворотної втрати цих важливих молочнокислих властивостей були, на той час, невідомі і чекали на майбутнє роз'яснення.

Про Дослідження, в якому описувалися перші системи переносу гена, повідомляли ще в 1962 році. Мойлер-Медсен і Дженсон перетворили (трансформували) L. lactisдо здатності використовувати цитрат і виробляти аромат солоду, тоді як Сендін та ін. використовували вірулентні бактеріофаги, щоб отримати стійкість стрептоміцину до L. lactisC2 і незалежність триптофану від L. lactis18-16. Це потрібно було для того, щоб генетичний обмін відігравав суттєву роль у зміні культури стартера, проте незворотну втрату метаболічних властивостей не могли пояснити ще 10 років.

Провідні генетичні дослідження було розпочато на початку 1970-х Маккеєм та співробітниками Університету Міннесоти. Після спостережень Mаккея та ін. , що лактобактерії були легко втрачені після того, як їхні клітини були оброблені акрифлавіном, широко використовуваним мутагеном і плазмід-лікувальною речовиною, в 1972 висунули гіпотезу, що нестійкі сполуки були закодовані плазмідами ДНК. У 1974 році було зареєстровано присутність плазмід в лактобактеріях, що і дало початок новій ері дослідження цих організмів.

Наступні дослідження чітко встановили поширеність і важливість плазмід лактобактерій у молочнокислому бродінні. Тепер відомо, що плазміди кодують безліч властивостей, включаючи розщеплення вуглеводів (лактозу, галактозу, глюкозу, сахарозу, маннозу та ксилозу); протеїназної активності; використання цитрату; системи обмеження та модифікації, адсорбції фага, опір до фагової інфекції та інші захисні механізми проти бактеріофагів; резистентність до ультрафіолетового випромінювання; дія антигенів клітинних стінок; продукція низини та її стійкість; продукція бактеріоцину та стійкість; продукція диплококів та імунітет проти них; а також в'язкість.

Удосконалені методи аналізу плазмід просунуто дослідження плазмід лактобактерій. Раніше при дослідженні плазмід використовували електронну мікроскопію, що забирає багато часу та стомлюючою технікою, щоб охарактеризувати масу та число плазмід у специфічному стані. У 1978 р. Клейнхеймер та ін. розробили швидкий спосіб для вирізання плазмід молочнокислих бактерій і використовували електрофорез в агаризованому гелі для візуалізації плазмід, таким чином, сприяючи тим самим їх швидкому та зручному аналізу. В останні роки з'явилося чимало інших процедур виділення плазміду (особливо великих), поширених у лактобактеріях, які зробили аналіз набагато простіше.

Наприкінці 1970-х і на початку 1980-х були розроблені і вже експлуатувалися системи переносу генів, тоді як мікробіологічні, фізіологічні та технологічні дослідження цих організмів ще тривали.

Трансдукція відігравала важливу роль ранніх генетичних дослідженнях і може мати велике значення у вивченні хромосомних генів. Трансдукція плазмід-кодованих лактобактерій за допомогою помірних бактеріофагів від L. lactisбула спочатку описана Маккеєм та ін. в 1973. Під час трансдукції плазмід-кодованих лактобактерій або протеїназної дії відбуваються скорочення Lac/Prt плазміди, що спостерігаються в плазмідах. Причини, що призводять до трансдукуючого скорочення у Lac/Prt плазмід L. lactis, були визначені Гесоном. Великі обмеження та аналіз виключення показали, що трансдукуюче скорочення Lac/Prt плазмід були викликані певними випадками видалення.

У 1979 році Гессон і Девіс, а також Кемплетон і Mаккей повідомили про процес кон'югації лактобактерій. Незабаром високочастотні кон'югаційні системи передачі у L. Lactis712 та L. lactisML3, пов'язані з унікальним комплексуванням клітини, спостерігалися Крейсоном, Уолтом та Маккеєм. Під час кон'югаційної передачі плазмід лактобактерій, спостерігалися злиття репліконів та утворення субодиниць. У 1984 Андерсен і Маккей встановили, що субодиниці були сформовані від злиття двох плазмід, і що вони частіше зазнають більш високої частоти злиття у вторинній кон'югації. Припускали, що є посередник під час злиття. Крім того, оборотна область була відповідальна за експресію (вираз) генів, що управляють скупченням клітин.

У 1987, Ползін та Сімідзу-Kадота виділили та охарактеризували вставки послідовностей, що беруть участь у кон'югативному формуванні ML3. Плазміда лактотобактерії в ML3 містила дві копії вставок послідовності, 1SS1S, які були подібні до послідовностей 1S26 грамнегативних бактерій. У L. lactis712, хромосомально визначили розташування статевого фактора, які замість плазмід були відповідальні за високочастотне кон'югаційне перенесення у лактобактерій.

У 1980 році Гейссон розробляв методи для формування та відновлення протопластів, а також використання протопластів для того, щоб успішно перекомбінувати та передавати гени шляхом злиття протопластів. Після цього в 1982 Гейс, Кондо і Маккей успішно використовували протопласти для поліетилен-індукованої трансфекції і відповідно трансдукції. У 1986 році була проведена електропорація всіх клітин, а також у 1887 році Сандерсом та Ніклсоном описано поліетилен гліколь-інддукована трансформація всіх клітин. Трансформація та розвиток ефективних методів електропорації було переглянуто пізніше.

Розробка ефективних систем передачі генів, особливо кон'югації та трансформації, поширення плазмід серед лактобактерій забезпечило генетичне свідчення про редагування різних фенотипічних властивостей до дискретних плазмідів. Передача бажаних генів господарям, які мають недолік у яких, також виявляє себе комерційним інтерес.

Трансформація також відіграла ключову роль у розвитку методології клонування генів та молекулярних досліджень експресії генів. Застосовувалися дві стратегії клонування: клонування безпосередньо в лактобактерії та за допомогою векторів шатла для клонування гетерогенних господарів таких як, Sanguis Streptococcus, Bacillus subtilisі Escherichia солі.

Молекулярні дослідження проводили за допомогою генетичних інструментів, які стали доступними. Де Вос, ван дер Воссен та ін. встановили, що організація послідовності рибосомних ділянок, промотор, а також термінаційні послідовності деяких генів лактобактерій подібні до інших грампозитивних бактерій. Крім того, Кок та ін. встановили, що сигнал послідовності протеїназ L. cremorisWg2 були подібні до протеаз серина сімейства subtilisin.

та 1980 р.р. були пов'язані з розвитком та назріванням етапів генетики лактобактерій. Застосування генетичних інструментальних засобів пояснило багато цікавих аспектів цих організмах.

5. Розмноження

Бактерії молочнокислі розмножуються шляхом поділу клітин, іноді перешнурування. Описано процес розмноження деяких молочнокислих бактерій за допомогою гонідій, при якому на кінцях паличок утворюються зернятка (гонідії), що збільшуються в розмірах, що витягуються і перетворюються на палички, а також утворення у бактерій молочнокислих форм, що фільтруються. Японськими дослідниками доведено наявність у молочнокислих бактерій процесу спороутворення.

. Зростання та розвиток

На зростання та розвиток молочнокислих бактерій впливають різні фактори.

Вуглецеве харчування. Найбільш важливими джерелами енергії для молочнокислих бактерій є моно і дисахариди (глюкоза, лактоза, сахароза, мальтоза), а також органічні кислоти (лимонна, яблучна, піровиноградна, фумарова, оцтова і мурашина) у концентрації 30 - 50 мкг/мл. З жирних кислот зростання молочнокислих бактерій стимулюють олеїнова, лінолева, а також ліноленова. За відсутності субстратів, що зброджуються вуглецевмісних бактерій молочнокислих можуть використовувати амінокислоти в якості джерела енергії. Деякі штами зброджують полісахариди.

Азотне харчування. Значна кількість молочнокислих бактерій не здатна синтезувати органічні форми азоту і тому потребують свого зростання в присутності їх у середовищі; тільки деякі з молочнокислих бактерій використовують мінеральні сполуки азоту для синтезу ряду органічних сполук. Для задовільного зростання молочнокислих бактерій необхідний ряд амінокислот: аргінін, цистеїн, глутамінова кислота, лейцин, фенілаланін, триптофан, тирозин, валін.

Вітаміни. Всі види паличкоподібних бактерій потребують пантотенової кислоти, біотину, нікотинової кислоти, а гетероферментативні – ще й тіаміну. Потреби в пуринових основах та тіаміні пов'язані з потребами в амінобензойній або фолієвій кислотах.

Неорганічні сполуки. Для зростання та розвитку бактерії молочнокислі потребують сполук міді, заліза, натрію, калію, фосфору, йоду, сірки, магнію і особливо марганцю.

Спирти. Бактерії молочнокислі стійкі до впливу підвищених концентрацій спирту. Пристосованість до розвитку при високих концентраціях спирту є характерною властивістю, що широко притаманна як гетероферментативним, так і гомоферментативним бактеріям. Штами молочнокислих бактерій, що мають високу енергію кислотоутворення, характеризуються і максимальною стійкістю до спирту. Найбільш швидко серед з високим вмістом спирту розмножуються молоді культури. З віком швидкість розмноження в цих середовищах закономірно знижується. Що більше спирту містить середовище, то повільніше протікає розмноження. Пригнічуюча дія високих концентрацій спирту на молочнокислі бактерії більш гостро позначається при високих температурах. На неповноцінних живильних середовищах, на яких розвиток молочнокислих бактерій відбувається загальмовано, стійкість до спирту значно знижується. Тривале культивування бактерій із дріжджами підвищує їх стійкість до спирту. Тривалість життя молочнокислих бактерій без пересівань у спиртовмісних середовищах (напр., у винах) у 2-4 рази більша, ніж у тих же середовищах без спирту. Це тим, що у спиртовмісних середовищах бактерії повільніше розмножуються і накопичують продукти бродіння. У освітлених винах у лабораторних умовах за кімнатної температури бактерії молочнокислі виживали понад 7 місяців. Здебільшого спирт пригнічує функцію розмноження клітин; функція зростання пригнічується слабше. Спирт у багатьох видів, особливо при розвитку на середовищах, що слабо забезпечують їхнє харчування, викликає збільшення розмірів клітин у довжину; іноді при цьому вони набувають вигляду довгих вигнутих ниток.

Форма клітин молочнокислих бактерій: а - коки - Leuconostoc oenos (х 6000); б - Pediococcus cerevisiae (х 5000); в-палички – Lactobacillus casei (x 8500); г - Lactobacillus brevis (x 5500)

Величина рН. Бактерії молочнокислі характеризуються порогом рН використання яблучної кислоти та цукрів. Оптимальна межа рН росту для бактерій, виділених з вин – 4,3-4,8, нижня межа значення рН використання цукрів та яблучної кислоти – 2,9-3,0. У виняткових випадках рН становить 2,85 та 2,78. Оптимальне значення рН яблучно-молочного бродіння 42-45. При рН вище 4,5 яблучно-молочне бродіння сповільнюється.

Температура. Більшість молочнокислих бактерій зростає у відносно вузькій зоні температур, що впливає на швидкість росту, перетворень, а також на їх потребу в харчуванні. бактерії молочнокислі, виділені з вин, належать до мезофільних; вони не розмножуються при 45°З оптимальна температура їх зростання близька до 25°С-30°С. Температура нижче 15°С різко гальмує швидкість яблучно-молочного бродіння. Незначні дози розчиненого у вині кисню стимулюють розвиток молочнокислих бактерій. Вони належать до групи мікроаерофільних мікроорганізмів.

Сірчистий ангідридє інгібітором молочнокислих бактерій. Його токсичність залежить від титрованої кислотності середовища. Вона значно посилюється за зниженого значення рН. Пов'язані форми SO2 інгібують молочнокислі бактерії, проте цей ефект значно вищий, коли SO2 у вільному стані. Більше впливає розмноження бактерій, ніж яблучно-молочное бродіння. При концентрації зв'язаного SO2 90 - 120 мг/дм3 яблучно-молочне бродіння у винах із рН 3,2-3,3 практично неможливо.

. Молочнокислі стрептококи

До молочнокислих стрептококів відносять мезофільні стрептококи Streptococcus lactis, Str. cremoris та ароматутворюючі Str. diacetilactis, Str. acetoinicus, Str. paracitrovorus (Leuconostoc citrovorum), Str. citrovorus (Leuconostoc citrovorum); термофільні Str. thermophilus; ентерококи (молочнокислі стрептококи кишкового походження) Str. liquefaciens, Str. faecalis, Str. zymogenes, Str. faecium, Str. durans, Str. bovis.

Це грампозитивні коки (рис. 27), що утворюють короткі або довгі ланцюжки. Нерухливі, спор та капсул не утворюють. Вони відносяться до факультативно-анаеробних мікроорганізмів (мікроаерофілів). Більшість з них не мають протеолітичної активності, не утворюють каталазу. Викликають розщеплення вуглеводів гомо- або гетероферментативним шляхом (такий поділ пов'язаний з кількістю одержуваних при молочнокислому бродінні побічних продуктів - летких кислот, ефірів, спирту, діацетилу тощо).

Мезофільні стрептококи. Мезофільні молочнокислі стрептококи кефірного грибка – не однорідна група. Вона складається з активних кислотоутворювачів (Streptococcus lactis, Streptococcus. cremoris) і ароматоутворюючих стрептококів (Leuconostoc citrovorum і Leuconostoc dextranicum).

В даний час Streptococcus lactis і Streptococcus cremoris розглядаються як постійна та найбільш активна частина мікрофлори кефірного грибка, що забезпечує швидке наростання кислотності закваски в перші години сквашування.

Ароматоутворюючі стрептококи беруть участь у формуванні специфічного смаку та аромату кефіру, а при зайвому розвитку можуть викликати газоутворення. lactis (молочнокислий стрептокок). Клітини Str. lactis мають круглу форму, розташовуються у вигляді овальних, попарно з'єднаних клітин (диплококів) або коротких ланцюжків. При зростанні поверхні твердих поживних середовищ утворює дрібні, росинчасті колонії; глибинні колонії лодочкоподібні або у формі сочевиці. Добре ростуть у присутності глюкози чи лактози. На гідролізованому агарі з крейдою навколо колоній утворюють зони просвітлення (у результаті виділення молочної кислоти відбувається розчинення крейди). Сприятливим середовищем у розвиток стрептококів є гидролизованное молоко. За зростанням на кров'яному агарі відноситься до гамма-типу. Оптимальна температура зростання 30 °С. При цій температурі вони згортають молоко за 10-12 год. Згусток рівний, щільний, консистенції, що колеться, має чистий кисломолочний смак і аромат. Деякі раси (різновиди) утворюють потік тягучої консистенції і тому непридатні для вироблення більшості кисломолочних продуктів. Str. lactis ніколи не зброджують рамнозу, сахарозу, рафіноз. Часто розкладають казеїн. Гранична кислотність, що створюється в молоці при культивуванні Str. lactis, коливається в межах АЛЕ - 120 ° Т (іноді 130 ° Т), проте зустрічаються і малоактивні штами, гранична кислотність яких досягає в молоці 90-100 ° Т. Деякі різновиди Str. lactis продукують дуже активний антибіотик низин. Окремі штами молочнокислих стрептококів можуть викликати вади молочних продуктів: тягучість, гіркота (внаслідок пептонізації молока) та ін. cremoris (вершковий стрептокок). Він відрізняється від Str. lactis тим, що його клітини частіше розташовуються у вигляді ланцюжків. Форма та величина колоній аналогічна формі та величині колоній Str. lactis. Оптимальна температура розвитку Str. cremoris 20-25°С, максимальна 35-38°С. Через 12 годин у молоці утворює міцний потік сметаноподібної консистенції. Гранична кислотність, утворена Str. cremoris в молоці, 115°Т. Ферментативні властивості також ідентичні. Str. cremoris відрізняється від Str. lactis за здатністю зброджувати мальтозу, декстрин, сахарозу. Str. cremoris не росте при 40°С серед з 4% NaCl при рН 9,2. Str. cremoris не розкладає казеїну, іноді й саліцину.

молочнокислий бродіння бактерія гомоферментативний

Термофільні стрептококи

Ця група мікроорганізмів тривалий час ігнорувалась дослідниками мікрофлори кефірних грибків. Вважалося, що оскільки продукт виробляють при порівняно низьких температурах, термофільних мікроорганізмів у ньому не повинно бути. Кількість цих мікроорганізмів різко зростає у разі підвищення температури культивування. Роль термофільних молочнокислих паличок у кефірній заквасці та кефірі, мабуть, досить суттєва. Ця група проявляє себе у всіх випадках порушення режимів культивування грибків – підвищення температури, збільшення витримки тощо. Інтенсивний розвиток її в заквасці призводить до зайвого підвищення кислотності та придушення мезофільних молочнокислих стрептококів.
До них відносяться Streptococcus thermophilus. Термофільні стрептококи в порівнянні з мезофільними краще розвиваються за підвищеної температури. Термофільні стрептококи, на відміну від мезофільних, зброджують сахарозу. Тому для їх виділення з посівного матеріалу до безвуглеводного живильного середовища додають сахарозу. Форма та розташування клітин у мазках ідентична морфології та розташування клітин Str. cremoris. Клітини трохи більші, розташовуються у вигляді ланцюжків різної довжини. Але Str. thermophilus має свої особливості (оптимальна температура розвитку 40-45°С, максимальна 45-50°С). При зростанні на твердих живильних середовищах Str. thermophilus утворює округлої форми з зернистою структурою поверхневі та глибинні човноподібні, іноді з виростом колонії. При оптимальній температурі розвитку термофільний стрептокок згортає молоко за 3,5-6 год, утворюючи рівний, міцний потік сметаноподібної консистенції; гранична кислотність 110-120°Т. Деякі штами стрептокока виділяють діацетил. Термофільний стрептокок не зброджує мальтози, декстрину та саліцину; не розкладає казеїну.

Ентерококи- молочнокислі стрептококи кишкового походження. До них відносяться Str. Liquefaciens (Mammococcus), Str. faecalis, Str. zymogenes, Str. faecium», Str. durans, Str. bovis. Вони живуть у кишечнику людини і тварин, у гною, стічних водах. У великих кількостях перебувають у сирому та малих у пастеризованому молоці, сирі.

Багато ентерококи утворюють короткі ланцюжки або розташовуються попарно. Клітини мають округлу або яйцеподібну форму. Вони можуть розвиватися як за 10, так і за 45°С. Стійкі до кухонної солі (6,5%), метиленової сині та жовчі (40%), до лужної реакції середовища (рН 9,6), до пеніциліну в концентрації 0,3 од. в 1 мл до високої температури. Нагрівання витримують при 65°С протягом 30 хв. Ферментують більшість вуглеводів. Має деяку подібність із Str. lactis. Оптимальна температура зростання 37°. Маммокок утворює як молочну кислоту (110 - 115°Т), а й виділяє фермент типу сичужного, внаслідок цього згортання молока настає за низької кислотності 35-40°Т. Потік спочатку міцний, рівний, потім під дією сичужного ферменту стягується (виділяється значна кількість сироватки). Зброджує сорбіт та гліцерин. Розкладає казеїн та розріджує желатин. Молочні продукти при попаданні мамококів набувають гіркого смаку внаслідок накопичення великої кількості пептонів. faecalis. Розташовується у вигляді диплококів коротких ланцюжків. Здатний ферментувати маніт, сорбіт, рідко арабінозу; відновлює лакмусове молоко. На агарі із кров'ю викликає гемоліз. Гідролізує білки (особливо в сирах, надаючи їм специфічного запаху). zymogenes. По морфології та культуральним властивостям подібний до Str. liquefaciens. Він частково розкладає казеїн. На відміну від інших ентерококів викликає ргемоліз еритроцитів, тому на кров'яному агарі навколо колоній утворюються прозорі зони. Гемоліз еритроцитів вважають ознакою патогенності мікроорганізму. Faecium. Його властивості аналогічні до властивостей Str. faecalis, що зброджує арабінозу, сахарозу, рідко сорбіт; частково відновлює лакмусове молоко. Не розкладає казеїну. durans (варіант Str. faecium). Зброджує лактозу, глюкозу, мальтозу. Рідко зброджує сахарозу, саліцин, маніт. Не зброджує інуліну, сорбіту, рафінозу.. bovis. За своїми властивостями, подібний до термофільного стрептокока. Деякі штами цього стрептокока рухливі. Відрізняються від інших стрептококів великою чутливістю до кухонної солі, жовчі, лужного середовища та метиленової сині. Не здатний рости за 10°С. Лакмусове молоко не зсідає, викликає лише частково його відновлення. Не зброджує арабіноз, але часто ферментує ксилозу.

Гомоферментативне молочнокисле бродіння

Гомоферментативне молочнокисле бродіння, в основі якого лежить гліколітичний шлях розкладання глюкози, є єдиним способом отримання енергії для групи еубактерій, які при зброджуванні вуглеводів перетворюють на молочну кислоту від 85% до 90% цукру. Бактерії, що входять до цієї групи, морфологічно різні. Це коки, які стосуються пологів Streptococcus і Pediococcus, а також довгі або короткі палички з роду Lactobacillus. Останній поділяється на три підроди. Бактерії, які включені в два з них (Thermobacterium, Streptobacterium), також здійснюють гомоферментативне молочнокисле бродіння. Усі бактерії цієї групи позитивно забарвлюються за Грамом, не утворюють суперечки, нерухомі. Група гетерогенна щодо нуклеотидного складу ДНК: молярний вміст ГЦ-пар основ коливається від 32 до 51%. Значні коливання за цією ознакою характерні і для бактерій, об'єднаних у пологи та навіть підроди.

Лактатдегідрогеназа, що каталізує перетворення пірувату на лактат, стереоспецифічна. У різних видів вона міститься у вигляді певних оптичних ізомерів; залежно від цього бактерії продукують D-або L-форму молочної кислоти. Ті з них, які утворюють суміш D- і L-форм, містять дві форми ферменту, що відрізняються стереоспецифічністю, або лактатрацемазу.

У цієї групи еубактерій молекулярний кисень не включається в енергетичний метаболізм, але вони здатні рости в присутності 2, тобто. є аеротолерантними анаеробами. У їх клітинах у значній кількості містяться флавінові ферменти, за допомогою яких відбувається відновлення молекулярного кисню до Н 2Про 2. Через нездатність молочнокислих бактерій синтезувати гемову групу у них відсутня каталаза - фермент, що каталізує розкладання перекису водню, тому остання може накопичуватися в клітині.

Особливостями конструктивного метаболізму гомоферментативних молочнокислих бактерій є слабо розвинені біосинтетичні здібності, що виражається у великій залежності їх зростання від наявності живильного середовища готових органічних речовин (амінокислоти, вітаміни групи В, пурини, піримідини). Як джерело вуглецю молочнокислі бактерії використовують лактозу (молочний цукор) або мальтозу (рослинний цукор, що утворюється при гідролізі крохмалю). Можуть вони також використовувати деякі пентози, цукроспирти та органічні кислоти.

З усіх відомих непатогенних прокаріотів молочнокислі бактерії відрізняються найбільшою вимогливістю до субстрату. Залежність цих бактерій від наявності готових органічних речовин середовища свідчить про примітивність загалом їх конструктивного метаболізму.

Молочнокислі бактерії поширені там, де можуть забезпечити свої високі потреби у поживних речовинах і є великі кількості вуглеводів, переробка яких дає їм необхідну зростання енергію. Їх багато в молоці та молочних продуктах, на поверхні рослин та у місцях розкладання рослинних залишків; виявлено вони в травному тракті та на слизових оболонках тварин і людини.

Молочнокислим бактеріям належить головна роль здійсненні низки процесів, що використовуються з давніх-давен для отримання різних кисломолочних продуктів, в процесах соління і квашення овочів, силосування кормів. Кефір - продукт спільної діяльності молочнокислих бактерій та дріжджів. Відомо багато національних кисломолочних продуктів (кумис, йогурт та ін.), для приготування яких використовують кобилу, верблюже, овече, козяче молоко, а як закваску - природно виникли і збережені комплекси молочнокислих бактерій і дріжджів.

Молочнокислі бактерії відіграють також велику роль у процесі приготування сирів та вершкового масла. Перший етап виробництва сирів (створення білків молока) здійснюється молочнокислими бактеріями.

Скисання вершків, необхідне отримання вершкового масла, також викликають бактерії роду Streptococcus. Крім молочної кислоти, деякі з них утворюють ацетоїн і діацетил, що надають вершковому маслу характерний запах і смак. Субстратом служить лимонна кислота, вміст якої у молоці може досягати 1 г/л. Реакції, що ведуть до утворення цих речовин, починаються з розщеплення лимонної кислоти:

НООССН 2СООНСН 2СООН СН 3СН 2СООН + С 2Н 5ООССОСН 2СООС2 Н 5

Оцтова кислота виділяється в середу, а щавлевооцтова кислота (ЩУК) декарбоксилюється, що призводить до утворення пірувату:

З 2Н 5ООССОСН 2СООС 2Н 5СН 3СОСООН+ СО2 (1)

Подальше метаболізування пірувату здійснюється за трьома різними шляхами: частина молекул відновлюється до молочної кислоти; інша частина піддається декарбоксилювання, що призводить до виникнення різних С2-інтермедіатів (ацетил-КоA і «активний» ацетальдегід) та взаємодії між ними, що закінчується синтезом молекули діацетилу. Відновлення останнього призводить до утворення ацетоїну:

СН3-СО-СО-СН3 + НАД * Н2 СН3-ЗНОН-СО-СН3 + НАД + (2),

де СН3-СО-СО-СН3 - діацетил, а СН3-СНОН-СО-СН3 - ацетоїн.

Ця послідовність реакцій пов'язана з отриманням клітиною енергії. Сенс її, можливо, у додатковому своєрідному рішенні «акцепторної проблеми», оскільки, по-перше, утворення пірувату в реакції 1 не супроводжується синтезом НАД*Н2, і, по-друге, синтез ацетоїну з діацетилу (реакція 2) потребує додаткових молекул НАД * Н2.

Молококислі бактерії, що використовують мальтозу, беруть участь у квашенні овочів. У дрібно нарізані овочі додають 2-3% солі та створюють умови, що виключають вільний доступ повітря. Починається спонтанне молочнокисле бродіння. Аналогічний процес протікає при силосуванні кормів. Призначена для силосування рослинна маса щільно завантажується в силосні башти чи ями. Щоб підвищити поживні властивості середовища, додають мелясу, а з метою створення сприятливіших умов для молочнокислих бактерій рослинну масу підкислюють. У умовах також протікає спонтанне молочнокисле бродіння.

Висновки

Молочнокислі бактерії – група мікроаерофільних грампозитивних мікроорганізмів. Як правило, це нерухомі, неспороутворюючі кокоподібні або паличкоподібні представники загону Lactobacillales(наприклад , Lactococcus lactis, Lactococcus cremorisабо Lactobacillus acidophilus).

Геном цих бактерій складається з замкненої кільцевої хромосоми, в якій кодується вся інформація, необхідна для життя, і додаткових генетичних елементів - плазмід і транспозонів. Останні можуть забезпечити організм господаря генетичною інформацією, яка йому потрібна для виживання у певних умовах. Плазміди можуть кодувати такі властивості, як розщеплення вуглеводів, протеїназна активність, антибіотикорезистентність, резистентність до ультрафіолетового випромінювання, опір фагової інфекції та інші захисні механізми проти бактеріофагів, продукція бактеріоцину, а також в'язкість та ін.

Організація послідовності рибосомних ділянок, промотор, а також термінаційні послідовності деяких генів лактобактерій подібні до інших грампозитивних бактерій.

Передача генів відбувається з допомогою процесів кон'югації, трансформації. Останній зіграв ключове значення у розвитку методології клонування генів та молекулярної експресії генів.

Вивчення генетики цих бактерій має як науковий, і комерційний інтерес у зв'язку з їх корисністю. Молочнокислі бактерії крім своєї ролі в медичній промисловості, виробництва їжі та кормів відіграють важливу роль у природі та нормальній життєдіяльності людини. Тому вивчають та встановлюють механізми передачі патогенних властивостей, стійкості до лікарських препаратів, а також проводяться різноманітні дослідження для удосконалення цих культур.

Список літератури

1) Белєновський Р., Молочнокислі мікроби та бактеріотерапія (Мед. мікробіологія, за ред. Л. Тарасевича, т. II, СПБ-Київ, 1913)

) Бур'ян НІ., Тюріна Л.В. Мікробіологія виноробства. - M., 1999.

) Квасніков Є.І. Біологія молочнокислих бактерій – Ташкент, 2000

) Квасніков Є.І., Нестеренко О.А. Молочнокислі бактерії та шляхи їх використання. - Москва, 1995.

) Міллер А. Санітарна бактеріологія, М.-Л., 1930

) Шендерів Б.А. // Медична мікробна екологія та функціональне харчування. 2001. Т.3.

Репетиторство

Потрібна допомога з вивчення якоїсь теми?

Наші фахівці проконсультують або нададуть репетиторські послуги з цікавої для вас тематики.
Надішліть заявкуіз зазначенням теми прямо зараз, щоб дізнатися про можливість отримання консультації.

Чи не працює холодильник, і щось треба зробити з молоком? Як приготувати домашню кисле молоко або ряженку, навіщо нам потрібні молочнокислі бактерії і звідки вони з'являються у нас в кишечнику? Знайдіть відповіді на ці запитання та «рецепти» домашніх кулінарних експериментів у нашій статті!

«Добре відпочивати в селі влітку! Простір, свобода, бігай і грай, скільки хочеш! Щодня - нові відкриття та несподіванки. А після веселих прогулянок так приємно сісти за дерев'яний стіл і з'їсти все-все, приготоване мамою, без залишку», - так думали Сашко та Настя, повертаючись додому одного спекотного літнього вечора.

Ой! - Сказала Настя, підходячи до будинку. - Світло не горить ні в нас, ні в сусідніх будинках, темно як!

Мама зустріла дітей на порозі.

Ви уявляєте, - сказала вона, - сталася аварія, і електрику дадуть не раніше за завтрашній вечір. Сидітимемо при свічках, ніби ми живемо, наприклад, у 19 столітті. Тільки ось треба вигадати, що зі свіжим молоком робити. Холодильник старий, до завтра температуру не втримає - молоко зіпсується.

Мама ненадовго задумалася, а потім розсміялася і сказала:

Що ж це я, чи не біолог? Зараз ми з вами займемося порятунком продуктів. Ходімо повечеряємо, з'їмо все, що може до завтра зіпсуватися, а потім займемося кулінарними експериментами.

І зацікавлені Сашко із Настею побігли за мамою. Настя дістала свій альбом і запитала:

Мамо, а можна я записуватиму і замальовуватиму те, про що ти розповіси?

Звичайно! Тоді ми тата завтра не лише нагодуємо, а ще й розважимо нашими історіями.

З цими словами мама дістала з темного холодильника банку з молоком, відлила половину молока в латаття і поклала в нього кілька великих ложок сметани.

Мамочко, навіщо ти це зробила? Адже тепер молоко зі сметаною стане зовсім несмачним, – здивувалася Настя.

Зовсім ні. Хіба я вам не розповідала, як і з чого роблять кефір, йогурт, ряжанку та інші кисломолочні продукти? Ні? Тоді слухайте. Сметана сквасить молоко в домашню кисле молоко. Чинною силою тут будуть молочнокислі бактерії, які вже є в сметані і які прискорять процес сквашування молока, залишеного при кімнатній температурі. Якби ми просто залишили молоко на столі, воно б і саме прокисло, тільки стало б несмачним, тому що в нього потрапили б різні бактерії, в тому числі й ті, які для нас зовсім не корисні і навіть шкідливі. Або, принаймні, що роблять прокисле молоко несмачним. Можна сказати, що за допомогою сметани ми прискоримо процес скисання молока, тільки направимо його в потрібне нам русло. А завтра, щоб простокваша не стояла довго на спеку, ми на ній млинці спекти.

А що відбувається з молоком, коли воно сквашується бактеріями? – поцікавилася Настя.

Бактерії перетворюють молочний цукор на молочну кислоту і, крім того, розрізають, або, як правильніше говорити, розщеплюють молочний білок на окремі шматочки, - відповіла мама.

Сашко запитав:

Мамо, а що буде, якщо простокваша довго стоятиме в теплі?

Як кажуть, вона перекисне - бактерії розмножаться, перероблять молоко, і в кислому молока накопичиться дуже багато молочної кислоти або навіть оцту, які зроблять її зовсім кислою і несмачною. І чим вище температура, при якій зберігається кисле молоко, тим швидше в ній будуть розмножуватися бактерії і тим скоріше кисле молоко буде скисати.

Настя задумалася:

А що означає – «потрібне для нас русло»?

Мама відповіла:

Це означає, що молоко сквашуватиметься тими бактеріями, які корисні нашому організму.

А які бактерії нам корисні?

Ті, що живуть у нашому кишечнику. Насамперед, це лактобактерії та біфідобактерії. Ще як закваску використовують термофільного стрептокока або спеціальний різновид бактерій групи кишкових паличок, наприклад, болгарську паличку.

Малюнок 1. Малюнок мами.Так виглядають біфідобактерії, лактобактерії, кишкові та болгарські палички та термофільний стрептокок.

А для приготування кефіру беруть особливу закваску - так звані зерна кефіру або кефірні грибки. Це співтовариство різних мікроорганізмів: молочнокислих та оцтовокислих бактерій та дріжджів. Вони утримуються разом у вигляді білих зерен за допомогою слизової речовини, що виробляється ними. Кефірні грибки – це дивовижні організми, відомі людям з найдавніших часів. Навіть при невеликій зміні умов - температури, складу молока, тривалості сквашування - кефір, що отримується, буде різним за кількістю тих мікроорганізмів, які перейшли в нього з кефірних зерен, а значить, відрізнятиметься і до смаку.

Домовивши це, мама намалювала малюнок, де зобразила глечик молока із закваскою з бактерій, які розмножуються та переробляють-сквашують молоко.

Малюнок 2. Малюнок мами.Опинившись у свіжому молоці, молочнокислі бактерії із закваски (кефірного грибка чи сметани) швидко розмножуються: адже молоко для них – смачна, рясна їжа. Навколо кожної бактерії утворюється «острівець» із сквашеного молока, і в результаті все свіже молоко в лататті поступово стає сквашеним.

Настя задумалася:

А звідки бактерії у нас у кишечнику беруться?

Перші бактерії з'являються у новонароджених дітей при їх народженні, а потім вони продовжують надходити в організм малюка з грудним молоком мами. Правда, треба сказати, з'являється все більше даних про те, що деяка кількість бактерій може бути в кишечнику малюка, що розвивається, ще внутрішньоутробно, а також вони можуть бути в плаценті - органі, що забезпечує внутрішньоутробне харчування, газопостачання та виділення продуктів обміну малюків у животі у мами. Згодом бактерії потрапляють у кишечник дітей із «дорослої» їжі, яку вони починають їсти крім молока. Тільки процес заселення кишечника потрібними бактеріями нешвидкий і триває багато місяців. Тому дуже важливо, щоб новонароджені діти отримували саме грудне молоко, а потім – правильну їжу, яка допомагає роботі бактерій у їхньому кишечнику.

Ух ти! – вигукнув Сашко. – На йогурті, який ти нам даєш, написано «Корисно! З біфідо- та лактобактеріями».

Саме так – йогурти, кефір, кисле молоко та інші молочнокислі продукти корисні для травлення, – підтвердила мама. - У багатьох людей, як дорослих, так і дітей, молочний білок та молочний цукор погано засвоюються чи взагалі не переносяться організмом. Завдяки тому, що бактерії розщеплюють молочний білок на маленькі шматочки, людина легко засвоює його компоненти. А молочний цукор бактерії зброджують у молочну кислоту, що легко використовується організмом.

Настя спитала:

Що ж, виходить, коли ми п'ємо молоко, то воно у нас у кишечнику бактеріями на кефір перетворюється?

Не зовсім, – засміялася мама. – Молочний білок у нас «розрізається» – розщеплюється спеціальними білками-ферментами у шлунку. А бактерії в кишечнику, споживаючи частину нашої їжі, роблять для нас деякі вітаміни, амінокислоти – цеглинки для будови нових білків – і ще не дають розвиватися шкідливим, хвороботворним бактеріям. Це особливо важливо для немовлят, імунна система яких сформувалася, але ще не активна. Саме за таку активацію імунітету відповідають корисні бактерії, які потрапляють у кишечник новонародженого малюка. І в цьому їм допомагають компоненти грудного молока – олігосахариди, які забезпечують прикріплення «хороших» бактерій до стінок кишківника. Шматочки корисних бактерій захоплюють спеціальні спеціалізовані, звані, М-клітини стінок кишечника і «показують» їх імунним клітинам, викликаючи активацію імунітету. Завдяки цьому імунні клітини зможуть ефективно «боротися» із хвороботворними бактеріями у разі їх потрапляння в кишечник.

І мама намалювала клітини кишечника, «хороші» та «погані» бактерії та імунні клітини, що активуються бактеріями.

Малюнок 3. Малюнок мами. Фіолетовим кольороммама намалювала клітини кишкового епітелію з мікроворсинками, рожево-жовтогарячим - М-клітини. Над клітками чорнимизламаними паличками мати зобразила молекули олігосахаридів, за допомогою яких «хороші» бактерії прикріплюються до поверхні кишечника. Під клітинами кишкового епітелію та М-клітинами мама намалювала різні імунні клітини: дендритні клітини, макрофаг та В-лімфоцит. М-клітини захоплюють шматочки бактерій і продукти їхньої життєдіяльності, а потім виділяють зі зворотного боку і тим самим «активують» дендритні клітини. Активовані дендритні клітини, у свою чергу, взаємодіють з лімфоцитами, які в залежності від свого типу руйнують хвороботворні бактерії або виділяють антитіла, що сприяють швидкому виведенню бактеріальних токсинів з організму або поглинанню бактерій (їх мама намалювала). червоним кольором) та вірусів іншими лімфоцитами або макрофагами.

Ось це так! - Вигукнула Настя. – Наша власна маленька армія у нас у животі! Виходить, потрібні нам бактерії не дають поганим бактеріям розмножитися і викликати якусь хворобу.

І вона намалювала такий малюнок у себе в альбомі.

Малюнок 4. Малюнок Насті.Настя зобразила «хороші» бактерії, прикріплені до клітин кишечника олігосахаридами, «погані» бактерії, які не можуть дістатися клітин, та імунну клітину з безліччю відростків. Імунна клітина взаємодіє з «хорошими» бактеріями, які її активують та «налаштовують» на боротьбу з «поганими» бактеріями.

А що ми ще можемо зробити з простокваші, що вийшла? – поцікавився Сашко.

Якби в нас її було багато, то ми могли б з кислого молока зробити домашній сир, а потім з нього - м'який сир. Ось купимо завтра вранці більше молока і зможемо зайнятися такою молочною творчістю. Тільки тата дочекаємося - він привезе з міста різні йогурти, ми їх використовуємо як нову закваску.

Невже смак кислого молока відрізнятиметься залежно від йогурту чи сметани?

Звісно, ​​– підтвердила мама. - Адже кожен тип йогурту містить трохи різний набір бактерій, та й ті самі бактерії у різних виробників можуть трохи відрізнятися.

А як дізнатися, який йогурт краще? - Запитала Настя.

А ось з якого йогурту вийде краще і смачніше кисле молоко, або домашній йогурт, - той, значить, і був кращим, свіжішим, з більшою кількістю бактерій. Завтра зможемо поставити такий експеримент.

Сашко попросив:

Мамо, а ми можемо зробити ряжанку? Тато так її любить!

Мама подумала і сказала:

Можемо спробувати. Ряжанку роблять із топленого молока із закваскою із молочнокислих бактерій. Як закваску ми будемо використовувати завтрашню кисле молоко, залишилося зробити топлене молоко. Знаєте, як її роблять? Раніше топлене молоко готували в російських печах: наливали молоко в горщик, закривали кришкою та ставили на кілька годин у піч. Потім треба було стежити, щоб молоко не закипало, а весь час стояло дуже гаряче, як казали господині, щоб воно «томилося». Завдяки такому томлінню молоко ставало жовто-кремового кольору та солодким. Зараз топлене молоко можна зробити в духовці, скороварці чи мультиварці. Або в будь-якому іншому пристрої, здатному зберігати молоко при високій температурі протягом кількох годин. Ми з вами зробимо у термосі. Тільки спочатку треба молоко добре нагріти, навіть довести до кипіння. Плита у нас не працює, тож доведеться на вогнищі в казанку гріти.

З цими словами мати взяла маленький похідний казанок, пішла надвір і покликала з собою дітей. Там вони швидко зробили маленьке багаття, нагріли молоко і вилили його в термос.

Дуже добре, – схвально кивнула мама. - Так ми залишимо молоко до завтра, а рано-вранці я переллю його з термоса в банку і додам свіжу кисле молоко. Сметана до завтра не збережеться, зате в отриманій нами кисляку будуть всі молочнокислі бактерії, необхідні для сквашування молока. До завтрашнього вечора ряжанка має бути готовою.

Сашко помовчав, а потім сказав:

А ми могли б хоч трохи свіжого молока на сніданок зберегти?

Мама задумалася, а потім сказала:

Що ж, спробуймо. Поставимо склянку молока в прохолодне місце. А ще, як робила моя бабуся, кинемо туди срібну ложку.

Що? – дружно здивувалися діти.

А чому так срібло діє?

Є кілька можливих пояснень. Одне з них таке: маленькі шматочки срібла (вони називаються іонами) відокремлюються від основної срібної маси та пригнічують, тобто вбивають, бактерій. Друге пояснення, що у поверхні срібних предметів утворюються особливі форми кисню (кажуть «активні форми кисню»), які також згубні для бактерій.

Потім мама весело підморгнула дітям:

Ще, кажуть, у давнину жабу садили у свіже молоко, щоб воно довше не прокисало. Шкіра жаби виділяє спеціальну слиз, компоненти якої мають бактерицидну дію (що вбиває бактерій). Бажаєте, спробуємо?

Бррррр, - сказала Настя, а Саша радісно закричав:

Мама розсміялася:

Сережки не варто, а ось ложку – будь ласка. Завтра перевіримо, що з цього вийде.

Мама замислилася ненадовго, а потім сказала:

Добре, що я встигла молоко закип'ятити, бо кисле молоко краще робити на кип'яченому молоці, а не на «сиром». Знаєте чому? Тому що в «сирому» молоці вже теж є бактерії, які потрапили з повітря, з вимені корови, з відра, куди доїли корову. І не завжди ці бактерії «хороші». Ну і звичайно, закваску – сметану чи йогурт – не можна класти у гаряче молоко. Адже бактерії – це живі організми, у гарячому молоці вони одразу загинуть.

А потім мама засміялася:

Та ви вже зовсім спите, дослідники-експериментатори! Спати-спати! Все інше робитимемо завтра!

Наступного дня діти радісно смажили з мамою млинці на свіжому кислому молоком. Навіть молоко не прокисло, хоча, як сказала мама, «експеримент не чистий» і, щоб точно бути впевненими, що молоко не прокисло завдяки сріблу, слід було другу таку ж склянку молока залишити без срібної ложки. До приїзду тата була готова й ряжанка. Увечері разом із татом діти та мама із задоволенням їли млинці зі свіжою ряженкою, розповідаючи про свої експерименти. А ще через день Сашко та Настя, озброївшись банками, ложками, молоком, різними йогуртами та сметаною, зайнялися експериментами з отримання домашньої кислого молока.

Подібні експерименти ми пропонуємо зробити і вам (тільки, звісно, ​​під наглядом дорослих).

Домашні експерименти

Увага!

Ці експерименти проводите лише суворо за інструкцією та у присутності дорослих. Справа в тому, що деякі бактерії небезпечні для організму, і якщо ви порушите умови експерименту (наприклад, протримайте кисле молоко не 8-12 годин, а кілька днів), ці бактерії можуть розмножитися, «захопити владу» в молоці і завдати вам шкоди, коли ви спробуєте кисле молоко.

А ще небезпечні цвілі, які можуть оселитися на кислому молока, про яку ви забули. Якщо ви бачите, що на вашій занедбаній кисляку оселилася цвіль (особливо, якщо ця цвіль чорна!), то вам доведеться викинути кисле молоко, не спробувавши, і почати експеримент заново.

1. Найкраща закваска

Візьміть сметану, кілька різних йогуртів (на ваш розсуд, головне, щоб вони були «натуральними» - без добавок цукру, ягід, фруктових пюре або висівок злаків). Підігрійте попередньо прокип'ячене молоко до температури тіла (так, щоб коли ви прикладаєте його до внутрішнього згину ліктя, воно не здавалося вам холодним, ні теплим), а потім розлийте в кілька склянок. У кожну склянку додайте по чайній ложці вибраної закваски, загорніть рушником і залиште на 8-10 годин. ( Примітка:якщо в приміщенні нижче 22 градусів, то для скисання молока може знадобитися більше часу (наприклад, 12 годин). Після закінчення зазначеного часу перевірте отриману кисле молоко. Молоко скисло, якщо у склянці утворився густий вміст, схожий на желе, що тягнеться за ложкою. Яка домашня кисле молоко вам більше подобається? Для порівняння можете взяти четверту склянку молока та залишити його прокисати без додавання закваски.

Молочнокислі бактерії (стрептококи) -це паличкоподібні бактерії, форма яких варіює від витягнутих паличок до коккобацил, що утворюють короткі ланцюжки.

Представник нормальної мікрофлори організму людини – це молочнокислі бактерії (стрептококи).

Молочнокислих стрептококів немає, є лактококи.

Це стрептококи групи Nза системою антигенів Ленсфілд.

Лактококи - це сферичні клітини, які в мазках з бульйонних культур розташовуються парами або короткими ланцюжками. Спор і капсул вони не утворюють, ростуть при 10 °, оптимум 30 °. Ці мікроорганізми колонізують рослини та харчові продукти (молоко та молочні продукти). Їх використовують у виробництві олії, сиру для надання їм смакових якостей.

Розрізняють два види лактококів:

- Lactococcus lactis;

- Lactococcus raffinolactis.

Лактококи виділяють із крові хворих при ендокардитах та уроінфекціях, але патогенність їх для людини не доведена.

Деякі штами цих бактерій продукують антибіотик ністатин.

Молочнокислі бактерії, морфологія.

Молочнокислі бактерії належать до роду Lactobacillus. Ці бактерії нерухомі, суперечка не утворюють, температурний оптимум зростання 30-40 °, але ростуть і при температурах 5-53 °. Оптимальне pH середовища 5,5-5,8, тобто кисле середовище.

Їх виявляють у:

- молочних, зернових та м'ясних продуктах;

- Воді та стічних водах;

- фруктах та соках;

- пиві та вині;

— соління і маринади.

Роль молочнокислих бактерій.

1) Молочнокислі бактерії використовують у харчовій промисловості для отримання:

- Різних молочнокислих продуктів;

- Хлібобулочних виробів;

- алкогольних напоїв.

Одночасно вони часто бувають причиною їхнього псування!

2) В організмі людини молочнокислі бактерії беруть участь:

— у підтримці внутрішнього середовища слизових оболонок та перешкоджають заселенню стерильних порожнин організму (читайте статтю «З мікрофлорою треба жити дружно») умовно-патогенними мікроорганізмами;

- У багатьох ферментативних процесах;

- у продукції молочної кислоти (ферментують глюкозу, що містить у їжі, що надходить в організм людини), амінокислот, вітамінів, перекису водню, лізоциму та інших антибіотичних речовин.

У дітейлактобацили:

- Підтримують нормальне травлення;

- у шлунково-кишковому тракті зброджують лактозу до молочної кислоти, яка має антисептичну дію і перетворює кальцій, що надходить з їжею, на засвоюваний лактат кальцію;

- стимулюють всмоктування вітамінів та амінокислот;

- Підсилюють активність гідролаз (лізоциму) за рахунок створення кислого середовища.

Властивості лактобактерійвикористовують для корекції дисбактеріозу шлунково-кишкового тракту та піхви, застосовуючи лактобактерин, ацидофілін, «наріне» і т.д.

Видовий склад молочнокислих бактерій.

а)У ротовій порожнині мешкають 7 видів лактобактерій, у тому числі Lactobacillus acidophilus (паличка Боаса-Опплера).

б) У шлунку та тонкому кишечнику їх дуже мало - від 0 до 10-10 в 1 грамі калу.

б) У товстому кишечнику їх вміст у 1 г фекалій досягає 10-10 і більше.

На кількісний склад лактобактерій впливає раціон харчування. Рослинна дієта сприяє розмноженню молочнокислих бактерій, переважання м'яса – пригнічує ріст лактобактерій.

в) у піхву лактобактерії ідентифікують як вагінальні палички або лактобацили Дедерляйна; у 80% здорових жінок їх кількість досягає 10-10/мл, зазвичай виділяють 5-6 видів.

Патогенні властивості молочнокислих бактерій

Молочнокислі бактерії практично не виявляють патогенних властивостей, але у складі мікробних асоціацій вони здатні викликати карієс зубів з подальшим розвитком ендокардитів (читайте статтю «Зелений стрептокок») – це Lactobacillus plantarum;

- виразкові вульвіти;

- гастрити у пацієнтів із новоутвореннями;

- хоріоамніоніти.

Зростання молочнокислих бактерій пригнічують пеніцилін, кліндаміцин та цефалотин. Але ці препарати не «вбивають» ці бактерії (бактерицидний ефект), тому для ефективного лікування лактобацилярного ендокардиту показано застосування пеніцилінів разом з аміноглікозидами (гентаміцин та його похідні).

Щоб отримувати новини з мого сайту, заповніть форму нижче.

Найчастіше коли ми уявляємо бактерії, у нашій свідомості спливають образи тисяч маленьких істот, які здатні завдавати шкоди нашому здоров'ю. Але не всі вони можуть зашкодити людині. Існують тисячі видів бактерій, які приносять користь, завдяки яким людина може жити, наприклад, молочнокислі бактерії. Вони зустрічаються в травній системі людини та тварин, використовуються у харчовій та фармацевтичній галузях, а також у сільському господарстві при виробництві кормів для тварин.

Використовувати корисні властивості цих мікроорганізмів людина стала ще кілька тисячоліть тому, коли ніхто і не підозрював про існування такої форми життя. У давнину люди почали застосовувати закваски для приготування їжі, а також для надання продуктам певних смакових якостей.

Молочнокислі бактерії є мікроаерофільні грампозитивні організми, які здатні провокувати процеси бродіння. Найчастіше ці мікроорганізми представлені паличками, рідше зустрічаються організми кулястої форми (коки).

Розмноження лактобактерій відбувається за допомогою поділу перегородкою. Розмножуючись, вони утворюють ланцюжки. Найбільш сприятливі умови для їх розмноження створюються за температури від +15°С до +30°С. За високих температур молочнокислі палички гинуть.

Молочнокислі бактерії здебільшого не є аеробами, але можуть існувати і при доступі кисню, тому їх прийнято вважати аеротолерантними анаеробами. Аероби – це організми, які можуть існувати лише за доступу молекулярного кисню, а анаероби, навпаки, існують у середовищі без доступу повітря.

При доступі кисню тип дихання молочнокислих паличок не змінюється, і можуть стати аеробами. Саме тим, що молочнокислі палички не відносяться до аероб, хоча і при доступі кисню не гинуть, обумовлена ​​їхня здатність до виживання в різних умовах.

Для отримання енергії лактобактерії використовують молочнокисле бродіння, у якому, на відміну маслянокислого, виробляється молочна кислота. При молочнокислому бродінні, як і при маслянокислому, відбувається процес зброджування вуглеводів, але в цих процесах беруть участь різні види мікроорганізмів.

Форма колоній

Зростання культур більшості молочнокислих бактерій можливе на молоці, а також поживних середовищах різної консистенції з додаванням поживних речовин, що одержуються з молока. Вони не здатні розмножуватися у звичайному поживному середовищі. Для їх розвитку необхідне живильне середовище з додаванням білків м'яса, казеїну, борошна та різних амінокислот.

Різні види бактерій молочнокислого бродіння здатні при попаданні в живильне середовище утворювати колонії різних форм. Молочнокислі стрептококи, потрапляючи в багате на вітаміни живильне середовище, на її поверхні створюють дрібні росинчасті колонії, а в товщі живильного середовища вони здатні утворювати дрібні колонії у формі човників. При додаванні в живильне середовище цистеїну, який має відновлюючі властивості, молочнокислі стрептококи здатні утворювати шорсткі поверхневі колонії. Винятком є ​​молочні стрептококи Lac. Diacetilactis, які у живильному середовищі утворюють глибинні колонії у вигляді дрібних грудочок вати або павучків. Крім цього, окремі види стрептококів здатні утворювати зірчасті та слизові колонії.

Лактобактерії у виробництві

Молочнокислі бактерії виробляють молочну кислоту та беруть участь у процесі бродіння. У харчовій промисловості вони використовуються в:

• виробництві молочних продуктів;
• консервування (наприклад, квашення капусти);
• хлібопечення;
• виробництві квасу.

На сьогоднішній день у магазинах можна купити найрізноманітніші види продуктів на основі культур молочнокислих бактерій: йогурт, сметану, кефір, сир, сир та ін. Молочнокислі бактерії, які розмножуються в молоці, надають йому кислуватий присмак. Щоб отримати додаткові смакові якості або аромати, необхідно, щоб лактобактерії взаємодіяли з іншими мікроорганізмами або органічними продуктами інших штамів лактобактерій. Наприклад, у виробництві йогурту використовують комплекс бактерій Lactobacillus Bulgaricus та Streptococcus Thermophilus, при цьому кожен із цих штамів провокує зростання іншого. Молочнокислі палички, що використовуються у виробництві йогурту, перетворюють продукт на пробіотик. Пробіотик – це продукт, в якому є бактерії молочнокислого бродіння. Такі продукти використовуються для нормалізації мікрофлори кишечника, допомагаючи бактеріям кишечника перетравлювати їжу.

Також молочнокислі бактерії використовуються під час виробництва квасу. При виготовленні квасу застосовуються два види мікроорганізмів: квасні дріжджі (Saccharomyces minor) та бактерії молочнокислого бродіння (Lactobasillus fermenti). Квасні дріжджі запускають процес спиртового бродіння, а лактобактерії – молочнокислого. У харчовій промисловості для виробництва квасу використовують вже готову закваску, яка містить оптимальне співвідношення зазначених мікроорганізмів, при якому квас набуває необхідних смакових та ароматичних якостей.

Усім відомий кисломолочний напій кефір є унікальним продуктом, що позитивно впливає на здоров'я людини. Цей продукт можна отримати завдяки одночасному спиртовому та молочнокислому бродінню. Готовий продукт містить молочну кислоту, вуглекислий газ та незначну кількість спирту. Завдяки процесам молочнокислого та спиртового бродіння у кефірі збільшується кількість вітамінів. Комплекс мікроорганізмів, що перебувають у кефірі, позитивно впливає на імунну систему людини, а також допомагає організму накопичувати поживні речовини.

Усі кисломолочні продукти виробляються з використанням сухого чи рідкого концентрату молочнокислих бактерій. Для приготування сухого концентрату найчастіше використовують концентрати молочнокислих мезофільних бактерій.

Лактобактерії та людина

Ще зовсім недавно ніхто й уявити не міг, що молочнокислі палички приносять величезну користь людському організму, без них існування людини та тварин було б неможливим. Їх можна зустріти протягом усього травного тракту, де вони беруть участь у процесі перетравлення їжі. Ці організми не відносяться до аероб, тому здатні добре виживати в умовах кишечника без доступу кисню.

Справжніми захисниками людського здоров'я є бактерії роду Lactobacillus. Ці бактерії здатні як підтримувати здоров'я людини, а й протистояти інфекціям, запобігаючи розвитку різноманітних захворювань. Неправильне харчування та безконтрольний прийом антибіотиків призводять до зниження кількості лактобактерій в організмі, що, у свою чергу, призводить до зниження імунітету. Щоб повернути мікрофлору кишечника в нормальний стан, необхідно вживати продукти, які у своєму складі містять лактобактерії (кефір, йогурт та ін.). Ще однією перевагою продуктів-пробіотиків є те, що вони не здатні викликати алергічну реакцію.

Вплив лактобактерій на здоров'я дітей

Молочнокислі бактерії, потрапляючи до організму, прикріплюються до стінок кишечника і утворюють дрібні колонії. Однак така колонізація є тимчасовою, тому вживати пробіотики для збереження нормальної мікрофлори необхідно регулярно. Колонії молочнокислих бактерій не дозволяють патогенним організмам розмножуватися в кишечнику, а також захищають організм від потрапляння кишкових бактерій у кровотік.

При порушенні мікрофлори кишківника, а також на фоні прийому антибіотиків у дітей може розвиватися кандидоз (молочниця). Це захворювання найчастіше зустрічається у новонароджених та дітей, які перебувають на грудному вигодовуванні. Для боротьби з кандидозом призначаються протигрибкові препарати у комплексі з продуктами-пробіотиками.

Дослідження показують, що у дітей, які регулярно вживали продукти з Lactobacillus GG, рідше розвивається карієс. Крім цього, вживання таких продуктів позитивно впливає на імунну систему дитини.

Науково доведено той факт, що у немовлят, чиї матері під час вагітності та грудного вигодовування вживали пробіотики, атопічні захворювання зустрічаються значно рідше, ніж у тих дітей, чиї мами вживали мало продуктів з Lactobacillus GG або не вживали їх зовсім.

Лактобактерії у фармацевтичній промисловості

Наука не перестає вивчати світ бактерій, постійно відкриваючи нові види, а також нові властивості вже відомих видів. Багато відкритих властивостей поки що не отримали наукового підтвердження, тому даний вид наукових досліджень є досить перспективним. Наприклад, нещодавно з'ясувалося, що лактобактерії допомагають пацієнтам з непереносимістю лактози зменшити симптоми захворювання.

У фармацевтиці виробництва препаратів найчастіше використовують бактерії роду Lactobacillus. Наприклад, такий вид, як Lactobacillus Rhamnosus, успішно застосовується виготовлення ліків від діареї. Останні наукові відкриття дозволяють говорити, що лактобактерії здатні запобігти появі онкологічних захворювань.

Ацидофільні бактерії здатні самостійно виробляти антибіотики, які знищують дизентерійні бактерії, стафілококи, кишкову паличку та сальмонели, а також впливають на метаболізм, що позитивно позначається на здоров'ї людини. Утворюючи в кишечнику свої колонії, ці мікроорганізми запобігають процесам бродіння та гниття. Крім цього, ацидофільна паличка підвищує здатність організму засвоювати молочний білок, що сприяє всмоктуванню кальцію.

Як правило, для виробництва лікарських засобів для нормалізації кишкової мікрофлори використовують комплекси молочнокислих бактерій. Для того, щоб їх властивості зберігалися в препаратах тривалий час, у фармацевтиці використовують ліофілізовані лактобактерії. У процесі ліофілізації молочнокислі бактерії попередньо заморожують, а потім висушують у вакуумі.

Ліофілізовані мікроорганізми малочутливі до зміни температури зберігання та здатні легко повертатися у свій первісний стан при додаванні води чи інших розчинників. Тому ліофілізат бактерій обов'язково зберігають у герметичних ампулах або флаконах для того, щоб унеможливити їх контакт з вологою.

Наприклад, ліофілізат молочнокислих бактерій, які є стійкими до антибіотиків, широко використовується для виробництва медичних препаратів, що регулюють рівновагу кишкової мікрофлори людини навіть під час прийому антибіотиків. Тому найчастіше такі препарати призначаються пацієнтам у комплексі з антибіотиками при лікуванні бактеріальних інфекцій, щоб підтримувати мікрофлору кишечника у нормальному стані.

На сьогоднішній день молочнокислі бактерії можна з упевненістю вважати надією світової медицини. Можливо, вже за кілька років завдяки лактобактеріям медицина переможе у боротьбі з багатьма серйозними захворюваннями.

Не всі бактерії корисні

Незважаючи на безліч позитивних властивостей, якими володіє більшість видів молочнокислих паличок, серед них існують і ті, що здатні завдати шкоди людині або викликати псування продуктів. Нещодавно за кордоном вчені заявили про те, що деякі з молочнокислих бактерій, наприклад спороутворюючі бактерії B. antracis і B. Cereus, є небезпечними для людини.

Ще одним із видів, які здатні викликати псування продуктів, є Micrococcaceae. Ці організми - аероби, але серед них можуть зустрічатися і факультативні анаероби. Потрапивши на продукти, вони можуть стати причиною їх псування: плями на поверхні сиру, прогорклий смак вершкового масла, загусання та гіркий смак молока. Розмножуючись у сприятливому середовищі, вони здатні утворювати круглі колонії середньої величини.

Патогенні організми виду Staphylococcus aureus на відміну від Micrococcaceae здебільшого не суворі аероби. Вони можуть розвиватися в середовищі з доступом кисню та існувати як аероби, хоча при попаданні в середовище без повітря здатні змінювати тип дихання на анаеробний. Ці організми можуть стати причиною важких отруєнь і здатні завдати серйозної шкоди здоров'ю людини та тварин.

Викликати псування молочних продуктів можуть не тільки бактерії молочнокислого бродіння, але й маслянокислі, які також не належать до аеробів. У процесі маслянокислого бродіння молочні продукти набувають неприємного смаку і запаху.

Молочнокислі бактерії відомі завдяки здатності переробляти цукор на молочну кислоту. Цей процес здавна застосовувався для консервації продуктів харчування, приготування кормів, виготовлення різноманітних молочних продуктів, вина.

Характеристика бактерій

Молочнокислі бактерії є грампозитивними анаеробами. Це означає, що для окислювальних процесів та обміну речовин їм не потрібний кисень. Молочнокислі бактерії відносяться до групи (родини) Lactobacillaceae, яка включає:

Перші два роду найбільш значущі для людини та її господарську діяльність. Незважаючи на близьку спорідненість, представників загону Lactobacillales на кшталт пневмонійних стрептококів зазвичай не відносять до групи молочнокислих бактерій. А корисні біфідобактерії або мікроби з роду Bacillus, які є спороутворюючими аеробами, іноді зараховують до групи лактобактерій через схожість у вуглеводному обміні та їх роль харчової промисловості.

Класифікація

Класифікація молочнокислих бактерій розроблена недостатньо. За характером виділених продуктів бродіння їх поділяють на дві групи.

• Гомоферментативні. Внаслідок зброджування вуглеводів виділяється в основному молочна кислота. У малих кількостях процесу супроводжують янтарна та фумарова кислоти, вуглекислий газ та етанол.
• Гетероферментативнітакож утворюють внаслідок розкладання вуглеводів молочну кислоту. Поряд з цим приблизно половину цукрів вони використовують на виробництво оцтової кислоти, діоксиду вуглецю та етанолу.

Класифікація формою утруднена, оскільки молочнокислі бактерії ставляться до групи мінливих мікроорганізмів. Форма мікробної клітини залежить від віку бактерії, хімічного середовища та умов проживання. Для визначення виду лактобактерій створюють конкретні умови, використовують стандартне середовище та проводять дослідження культури у певному віці. Також оцінюють тип зброджування вуглеводів, потреба у джерелах живлення, оптичне обертання молекули молочної кислоти.

Стрептококи

Види роду Streptococcus на кшталт бродіння відносяться до гомоферментативних. При зброджуванні понад 90% вихідних цукрів вони перетворюють на молочну кислоту і лише малу їх кількість - на оцтову кислоту та спирт. Найбільш відомими представниками є культури:

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

Лактобацили

У молочній промисловості лактобацил називають молочнокислі палички. Вони сквашують молоко набагато швидше, ніж кокові форми, досягаючи нижчих значень рН (близько 3,5). Оптимальний розвиток лактобацили показують в умовах кислого середовища зі зниженим вмістом кисню. У природі ці бактерії мешкають на поверхні рослин, виділяються зі слини та травного тракту людини та тварин.

Зазначено, що стерильно видоїне молоко не містить молочнокислих паличок – вони надходять до нього із зовнішнього середовища. Лактобацили витримують короткочасну пастеризацію, але гинуть при високих температурах стерилізації. Тому в пастеризованому молоці молочнокислі бактерії значно знижені, але присутні. Найпоширеніші представники роду Lactobacterium:

• L. bulgaricum.
• L. Casei.
• L. plantarum.
• L. acidophilum.
• L. Brevis.

Основні властивості

Кокові форми лактобацил мають діаметр 0,6 - 1,1 мкм. У культурі коки розташовані одиночно, здвоєно або ланцюжками різної довжини. Палички дуже варіабельні за формою: від кулястих до ниткоподібних форм завдовжки від 0,7 до 8,0 мкм, поодинокі або в ланцюжках. На морфологію клітин значно впливає хімічний склад довкілля. Молочнокислі бактерії, фото яких представлено нижче, виділені із йогуртової закваски.

Розмножуються лактобактерії в основному розподілом, описані випадки перешнурування клітини та розмноження за допомогою гонідій. Доведено наявність форм, що фільтруються, і процесу спороутворення.

Де мешкають молочнокислі бактерії

Лактобактерії не можуть самостійно синтезувати амінокислоти та деякі вітаміни. Тому їх немає ні в грунті, ні у воді. У природних умовах їх виділяють із вмісту кишечника людини та тварин, з поверхні рослин. Оптимальним середовищем для життєдіяльності молочнокислих бактерій є молоко та молочні продукти.

Джерела харчування для лактобактерій - це моно-і дисахариди. Деякі різновиди зброджують полісахариди, наприклад декстрозу. Також як джерело енергії ці мікроорганізми за певних умов використовують органічні кислоти: яблучну, оцтову, піровиноградну, мурашину, фумарову та лимонну. За відсутності вуглецевмісних субстратів для харчування можуть переробляти амінокислоти.

Молочнокислі бактерії не здатні до синтезу органічного азоту, тому вимогливі для його вмісту в живильному середовищі. Також потребують вони вітамінів, особливо пуринових підставах: біотині, тіаміні, пантотенової, фолієвої кислотах. Усі форми лактобацил стійкі до підвищеної концентрації спирту. При цьому вони повільніше розмножуються, але живуть довше. Так, у освітлених винах молочнокислі бактерії зберігаються до 7 місяців.

Мікроб є мезофільним, рідше термофільним. Оптимальна температура для життєдіяльності становить + 25 °С... +30 °С. При + 15 ° С бродіння значно сповільнюється, а за + 45 ° С лактобацили перестають розмножуватися. Середовище проживання молочнокислих бактерій може бути як кисневим, так і без доступу повітря. Кисень їм не потрібен, здебільшого він пригнічує розвиток мікробів та перешкоджає нормальному процесу бродіння.

Молочнокисле бродіння

Молочнокислим бродінням називається процес анаеробного окислення вуглеводів, у якому виділяється молочна кислота. В результаті молочнокислого бродіння бактерії отримують енергію, що реалізується для зростання та розмноження у безкисневих умовах. При цьому лактобактерії знижують рН до значень нижче 5, пригнічуючи зростання інших мікроорганізмів.

Гетероферментативне бродіння - складніший процес. Залежно від умов та мікробної культури з вуглеводів утворюється різне поєднання молочної та оцтової кислоти з виділенням діоксиду вуглецю та етанолу.

Молочнокисле бродіння у чистому вигляді застосовують у хімічній промисловості для отримання молочної кислоти. Її широко використовують для вироблення шкіри, у фарбувальному виробництві, у фармацевтиці, при виготовленні пластмаси та пральних порошків. У харчовій промисловості молочна кислота потрібна для виробництва кондитерських виробів та безалкогольних напоїв.

Не завжди молочнокисле бродіння корисне для людської діяльності. Мимовільний процес, що починається в молоці, вині, безалкогольних напоях, призводить до псування продуктів. Органолептично це виражається в прокисанні, помутнінні та ослизненні субстрату.

Харчова промисловість та лактобактерії

Для виробництва та консервації різних продуктів широко використовуються молочнокислі бактерії. Значення їх особливо велике у молочній справі.

• Молочна промисловість.

Для отримання молочнокислих продуктів стерилізоване молоко чи вершки сквашують шляхом внесення чистих культур. Вони звуться «стартових заквасок». Залежно від типу закваски одержують різні продукти.

Для виробництва кефіру та кумису застосовують культури, які, крім молочнокислого, забезпечують і спиртове бродіння. Закваску готують на основі кефірних зерен, що є джерелом великої спільноти ще до кінця не вивчених мікроорганізмів (молочнокислі палички та стрептококи, мікрококи та дріжджі).

У процесі виготовлення сирів молочнокислі бактерії працюють першому етапі, забезпечуючи згортання казеїну, потім їх змінюють пропионовокислые мікроорганізми.

Для отримання кисломолочного масла вершки вносять культуру Str. lactis, Str. cremoris та Leuconostoc cremoris. При додаванні в гомогенезоване молоко L. bulgaricus та Str. thermophilus отримують йогурт.

У виробництві сиру та сирів німецької групи в молоко вносять закваски, що містять Str. lactis або L. bulgaricus та Str. thermophilus. А для виготовлення твердих сирів на стадії дозрівання використовують культуру L. casei та Str. lactis.

• Виноробство.

При виробництві вин широко застосовують три роди лактобактерій: Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc. В основному це гетероферментативні коки, що забезпечують бродіння по яблучно-молочному типу висококислотних винах. При цьому вони зброджують яблучну кислоту і не торкаються інших хімічних компонентів вина. Лактобактерії можуть зіпсувати напій, спричинивши молочнокисле бродіння. В результаті з'являються такі вади вина, як прогоркання, ожиріння, розкладання винної кислоти.

• Хлібопечення.

У хлібі виявляють близько 70 смакових та ароматичних речовин, серед них 28 кислот, 11 спиртів, 28 карбонільних сполук, 6 ефірів, метилмеркаптан та аміак. Молочнокислі бактерії беруть участь у освіті більшості їх. Найбільше значення лактобацили мають для виробництва житнього хліба. Закваска надає тесту пружність, розпушує його та сприяє підйому. Кислотність тесту – важливий показник якості. При виробництві пшеничного хліба лактобактерії відіграють незначну роль, переважно процес залежить від дріжджових культур. Основними складовими молочнокислих заквасок для підготовки тесту є L. brevis, L. plantarum та L. fermenti.

• Консервування м'яса та риби.

Молочнокислі бактерії застосовуються при виготовленні салямі та сервелату, інших ковбасних виробів, при дозріванні риби слабкого посолу. Молочна кислота прискорює процес консервування та надає продуктам цінних смакових якостей.

• Біологічне консервування овочів та фруктів.

Заготівлі проводяться за тим самим принципом, що й силосування корму. Вуглеводи рослин під впливом молочнокислих бактерій перетворюються на молочну та оцтову кислоти, які є чудовими консервантами.

Квашена капуста та огірки, мочені яблука, помідори та кавуни – ось приклад простих заготовок на зиму. Так, у порізаній та добре утрамбованій капусті з невеликим додаванням солі починається спонтанний процес бродіння, в якому беруть участь спочатку Leuconostoc, а пізніше L. plantarum.

Роль у сільському господарстві

Силосування корму - це найкращий спосіб заготівлі та збереження зеленої маси. Для створення необхідних умов вихідну сировину (траву, зелену масу кукурудзи, бадилля) укладають у спеціальні силосні ями, ретельно утрамбовують та накривають шаром землі. У цьому створюються умови, у яких переважна більшість мікробів гине, а молочнокислі бактерії переробляють вуглеводи рослин до того часу, поки концентрація молочної кислоти становитиме 60 % і більше, а кислотність силосу досягне рН 4.5. Крім молочної, у силосі накопичується і оцтова кислота. Для завершення процесу потрібно близько місяця.

Мікрофлора в кишечнику людини

У кишечнику людини живе безліч молочнокислих мікроорганізмів, званих лакто- і біфідобактеріями. Продукт їх метаболізму - молочна кислота - має низку позитивних моментів.

• Стимулює перистальтику кишківника.
• Зменшує газоутворення.
• Стимулює виділення травних соків.
• Покращує засвоюваність кальцію, фосфору та заліза.

Крім того, лактобактерії мають здатність протистояти різним патогенним мікробам. За рахунок вироблення біологічно активних речовин (органічні кислоти, перекис водню, антибіотики та бактеріоцини) відбувається витіснення небезпечних для діяльності кишківника мікроорганізмів. Якщо у вмісті хімусу молочнокислі бактерії знижені за кількістю, їхнє місце займає умовно-патогенна мікрофлора. На основі виділених з кишечника людини та тварин штамів розроблені ліки, що покращують стан хворого при багатьох інфекціях.

Що таке пробіотики

Ще на початку XX століття знаменитий російський учений Ілля Ілліч Мечников провів низку експериментів щодо відновлення мікрофлори кишечника людини за допомогою культури молочнокислої палички L. bulgaricus. В результаті досліджень Мечников розробив перший пробіотик - «мечниковську кисле молоко», яку протягом багатьох років вживав сам, призначав пацієнтам і рекомендував пити всім знайомим.

В даний час пробіотики – клас лікарських препаратів, спрямований на відновлення природного середовища організму. Багаторічні дослідження довели ефективність застосування пробіотиків (у тому числі лактобактерій) у різних клінічних випадках.

Молочнокислі пробіотичні бактерії широко застосовуються в медицині для профілактики та лікування гострих та хронічних захворювань кишечника, дихальних шляхів, для відновлення кишкової мікрофлори та стимуляції імунітету. Приймати культури пробіотиків можна як у вигляді таблеток і порошків, так і в натуральному вигляді (кефір, кисле молоко, ацидофільне молоко, йогурти та інші продукти молочної промисловості).