Брожение молока. Брожение молочнокислое: технология и необходимое оборудование. Гетероферментативное молочнокислое брожение

47.Типы брожения и их значение в молочном деле. Брожение молока


технология и необходимое оборудование. Гетероферментативное молочнокислое брожение

Природа позволяет человеку пользоваться теми благами, что в ней имеются. При этом люди стараются эти богатства приумножать, создавать что-то новое и познавать еще неизвестное. Бактерии - это мельчайшие создания природы, которых также научился использовать в своих целях человек.

брожение молочнокислое

Но не только вред, сопряженный с патогенными процессами и болезнями, несут в себе эти прокариотические организмы. Они еще являются источником важного промышленного процесса, который издревле применяется людьми - брожения. В данной статье мы рассмотрим, что собой представляет этот процесс и как осуществляется конкретно молочнокислое сбраживание веществ.

История возникновения и использования брожения

Первые упоминания о том, что процесс брожения использовался людьми с целью получения определенной продукции, появились еще 5000 году до нашей эры. Именно тогда вавилоняне использовали этот способ для получения таких продуктов, как:

Позже подобное продовольствие стали получать и в Египте, Китае, Судане, Мексике и прочих древних государствах. Стали выпекать дрожжевой хлеб, сбраживать овощные культуры, появились первые попытки консервирования.

Процесс молочнокислого брожения применялся людьми тысячелетиями. Сыры, кефиры, йогурты были важной частью трапезы во все времена. О пользе этих продуктов знали все лекари и врачеватели. Однако причины, по которым возможно превращение подобного рода, долгое время оставались неизвестными.

закваски для кисломолочных продуктов

То, что условия брожения требуют присутствия микроорганизмов, люди даже предположить не могли. В середине XVII века Ван Гельмонт предложит ввести термин "брожение" для тех процессов приготовления пищи, которые сопровождаются выделением газа. Ведь в переводе данное слово означает "кипящий". Однако лишь в XIX веке, то есть почти двести лет спустя, французский микробиолог, химик и физик Луи Пастер открыл миру существование микробов, бактерий.

С тех пор стало известно о том, что разное брожение требует присутствия разного рода невидимых глазу микроорганизмов. Их изучение дало возможность со временем управлять брожением и направлять его в нужную человеку сторону.

Суть процессов брожения

Если говорить о том, что собой представляет процесс брожения, то следует указать на его биохимическую природу. Ведь, по своей сути, это просто деятельность бактерий, которые добывают себе энергию для жизни, вырабатывая при этом различные побочные продукты.

В целом брожение можно обозначить одним словом - окисление. Анаэробный распад какого-либо вещества под влиянием тех или иных бактерий, который приводит к образованию целого ряда продуктов. Какое вещество лежит в основе, а также что получится в результате, определяется типом самого процесса. Выделяют несколько вариантов брожения, поэтому существует своя классификация для данных преобразований.

Классификация

Всего выделяют три основных типа брожения.

  1. Спиртовое. Заключается в окислении исходной молекулы углевода до этилового спирта, углекислого газа, воды и молекулы АТФ (источника энергии). Данные превращения осуществляются под действием не только бактерий, но и грибов разных родов и видов. Именно таким способом издревле получают такие продукты, как пиво, вино, дрожжи для выпечки, спирт. Та энергия, что выделяется в ходе разложения углевода, уходит на обеспечение процессов жизнедеятельности микроорганизма. Именно в этом состоит биологическая суть процесса.
  2. Брожение молочнокислое заключается в окислении углеводов до молочной кислоты с выходом ряда побочных продуктов. Как оно осуществляется и каких видов бывает, рассмотрим подробнее дальше.
  3. Маслянокислое. Этот тип брожения важен в природном масштабе. Он осуществляется за счет жизнедеятельности маслянокислых бактерий, которые живут в анаэробных условиях на дне болот, речном иле и так далее. Благодаря их работе в природе перерабатывается огромное количество органических компонентов. Продуктами являются многие вещества, основное среди которых масляная кислота. Также выделяются: ацетон, изопропиловый спирт, углекислый газ, уксусная кислота, молочная, этиловый спирт и прочие соединения.

    процесс брожения

Каждый из обозначенных типов имеет важное значение как природного, так и промышленного масштаба. Виды организмов, осуществляющих подобные превращения, хорошо изучены на сегодняшний день и многие из них культивируются искусственно для того, чтобы получать большой выход продукта.

Брожение молочнокислое: общее понятие

Этот вид брожения известен с самой древности. Еще до нашей эры жители Древнего Египта и прочих государств умели изготовлять сыр, варить пиво и вино, выпекать хлеб, сквашивать овощи и фрукты.

Сегодня используются специальные закваски для кисломолочных продуктов, искусственно выращиваются штаммы нужных микроорганизмов. Процесс модернизирован и доведен до автоматизма, проводится при помощи комплектационного оборудования. Существует множество заводов-изготовителей, которые непосредственно производят брожение молочнокислое.

Суть всего процесса можно изложить в нескольких пунктах.

  1. За основной продукт исходный берется углевод - простой (фруктоза, глюкоза, пентозы) или сложный (сахароза, крахмал, гликоген и прочие).
  2. Создаются анаэробные условия.
  3. В продукт подселяются штаммы молочнокислых бактерий определенного вида.
  4. Обеспечиваются все необходимые внешние факторы, которые являются оптимальными для желаемого продукта: освещенность, температура, наличие тех или иных добавочных компонентов, давление.
  5. После завершения процесса брожения происходит обработка продукта и выделение всех побочных соединений.

Конечно, это лишь общее описание происходящего. На самом деле на каждом этапе происходит множество сложных биохимических реакций, ведь процесс молочнокислого брожения - это результат жизнедеятельности живых существ.

Основы процесса молочнокислого брожения

С химической точки зрения эти превращения представляют собой ряд последовательных стадий.

  1. Сначала происходит изменение исходного субстрата, то есть изменяется углеродная цепь вещества (углевода). Это приводит к появлению промежуточных соединений совершенно иной природы, относящихся к разным классам. Например, если исходный субстрат - глюкоза, то она перестраивается в глюконовую кислоту.
  2. Окислительно-восстановительные реакции, сопровождающиеся выделением газов, образованием побочных продуктов. Основной единицей в ходе всего процесса является молочная кислота. Именно она вырабатывается и накапливается в ходе брожения. Однако это не единственное соединение. Так, происходит формирование молекул уксусной кислоты, этилового спирта, углекислого газа, воды, иногда и других сопровождающих.
  3. Энергетический выход процесса в виде молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). На одну молекулу глюкозы приходится 2 молекулы АТФ, если же исходный субстрат более сложного строения, например целлюлоза, тогда три молекулы АТФ. Эту энергию используют молочнокислые бактерии для дальнейшей жизнедеятельности.

Естественно, что если разбираться в биохимических превращениях подробно, то следует указывать все промежуточные молекулы и комплексы. Такие, например, как:

Однако этот вопрос заслуживает отдельного внимания и рассматриваться должен с точки зрения биохимии, поэтому его затрагивать в данной статье не будем. Более подробно рассмотрим, какова технология производства молочнокислых продуктов и какие виды рассматриваемого брожения существуют.

Гомоферментативное брожение

Гомоферментативное брожение молочнокислое подразумевает использование специальных форм возбудителей и отличается от гетероферментативного получаемыми продуктами и их количеством. Происходит оно по гликолитическому пути внутри клетки микроорганизма. Суть состоит, как и в целом у любого брожения, в превращении углеводов в молочную кислоту. Основное преимущество подобного процесса в том, что выход нужного продукта составляет 90%. И лишь оставшаяся часть уходит на побочные соединения.

Бактерии брожения такого типа следующих видов:

Какие еще вещества образуются в результате гомоферментативного брожения? Это такие соединения, как:

Однако в промышленности этот способ получения кисломолочной продукции практически не используется. Он сохранился в природе как первоначальный этап гликолиза, он же происходит в клетках мышц млекопитающих при обширных физических нагрузках.

Технология производства нужных продуктов для питания людей подразумевает использование таких исходных углеводов, как:

А гомоферментативные бактерии не способны окислять многие из этих соединений, поэтому их использование в качестве заквасок при производстве не представляется возможным.

Гетероферментативное молочнокислое брожение

Этот способ является именно тем промышленно применимым, благодаря которому и осуществляется производство всей кисломолочной продукции, осуществляется консервация овощей, происходит заготовка силосных кормов для скота.

Основное отличие от описанного ранее - это то, что молочнокислое брожение возбудители осуществляют с образованием большего числа побочных продуктов. Лишь 50% сахара перерабатывается бактериями в молочную кислоту, остальной же уходит на формирование таких молекул, как:

Чем это лучше и выгоднее, чем образование 90% чистой молочной кислоты при гомоферментативном методе? Все дело в том, что когда основного продукта вырабатывается слишком много, то жизнедеятельность многих бактерий угнетается совсем. Кроме того, продукты теряют многие вкусовые качества, которые приобретают благодаря побочным соединениям. Так, например, приятный аромат консервированных овощей обеспечивается уксусной кислотой и изоамиловым спиртом. Если же этих соединений не будет, то результат консервации станет совсем иным.

Выход молочной кислоты в 50% вполне достаточен для подавления развития и жизнедеятельности всех посторонних грибков и микроорганизмов в системе. Потому что даже 1-2% вызывают слишком сильное подкисление среды, в которой не могут существовать никакие иные организмы, кроме молочнокислых бактерий. Весь процесс осуществляется по пентозофосфатному пути.

технология производства

Условия брожения при гетероферментативном способе должны быть следующими:

Среди внешних условий особое значение имеет температура процесса. Она не должна быть слишком высокой, но и холод резко затормозит весь ход брожения.

Сегодня существует специализированная емкость для брожения, которая автоматически создает все необходимые условия для правильной и комфортной работы микроорганизмов.

Необходимое оборудование

Как мы уже отметили выше, среди самых важных атрибутов следует отметить емкость для брожения. Если говорить о домашнем проведении процедуры, то тогда следует обратить внимание на чистоту используемой посуды при консервации, изготовлении простокваши и прочих продуктов. Одним из способов добиться сокращения численности посторонних популяций микроорганизмов является стерилизация емкостей перед их использованием.

Какая посуда подойдет для гетероферментативного брожения? Это может быть стеклянная либо качественная пластиковая (полипропиленовая, полиэтиленовая) емкость, которая способна плотно закрываться крышкой.

В промышленности используют специальные устройства для обеззараживания и очищения тары перед началом процесса брожения.

Бактерии, используемые в процессе

Если говорить о культурах бактерий, которые используются для создания консервированных и кисломолочных продуктов, то можно обозначить несколько самых распространенных видов организмов.

  1. Ацидофильная болгарская палочка.
  2. Лактобактерии вида Sporolactobacillus inulinus.
  3. Бифидобактерии.
  4. Лейконостоки.
  5. Молочнокислые кокки.
  6. Лактобактерии вида L. Casei.
  7. Бактерии рода Streptococcus и прочие.

    гетероферментативное молочнокислое брожение

На основе сочетания и чистых культур обозначенных организмов, изготавливают закваски для кисломолочных продуктов. Они находятся в открытом доступе, их может приобрести каждый желающий. Самое главное, это соблюдать условия процесса брожения, чтобы получить пользу от образующегося продукта.

Какие продукты получают в результате подобного брожения?

Если говорить о том, какие продукты брожения можно получить при помощи лактобактерий, то можно назвать несколько основных категорий.

  1. Кисломолочные продукты питания (ряженка, йогурты, варенцы, кефир, творог, сметана, масло сливочное, ацидофильная продукция и прочие).
  2. Корма силосного типа для сельскохозяйственных животных.
  3. Молочная кислота, которую используют при изготовлении безалкогольных напитков, выделке меховых шкур и прочее.
  4. Хлебопечение, производство сыров.
  5. Консервирование овощей и фруктов.

Все это доказывает важное значение бактерий определенных видов в жизни людей, их промышленной деятельности.

fb.ru

47.Типы брожения и их значение в молочном деле

Большая часть технологических процессов по переработке молока основана на жизнедеятельности молочнокислых бактерий. К нормальной микрофлоре молока относятся:

1) бактерии, вызывающие молочнокислое брожение;

2) гнилостные бактерии, которые неустойчивы в кислой среде и обычно подавляются жизнедеятельностью молочнокислых бактерий;

3) газообразующие бактерии, развитие которых в молоке вызывает появление неприятного запаха и привкуса.

Кроме того, в молоко могут попасть болезнетворные микробы, вызывающие заболевания человека брюшным тифом, дизентерией, туберкулезом, бруцеллезом. Заразиться человек может через молоко от больных животных. В процессе обработки молока, особенно при ручном доении, фильтровании, переливании из одной посуды в другую, охлаждении и перевозке, в молоко легко могут попасть микробы, в том числе и болезнетворные.

Чем больше микробов попадает в молоко, тем быстрее оно портится.

Чтобы предотвратить возможность распространения заболеваний через молоко и снабжать население доброкачественной продукцией, разработаны санитарные и ветеринарные правила для молочнотоварных и племенных ферм, санитарные правила для молочных маслодельных и сыродельных заводов. Разработаны также стандарты на цельное молоко, молочнокислые продукты, масло и сыры. Эти правила в обязательном порядке должны выполняться организациями и лицами, работающими в молочном производстве. В молочном деле очень большое значение имеют различные виды брожения, в результате которого молоко и молочные продукты приобретают новые свойства.

Брожения желательного типа вызывают молочнокислые, пропионовокислые микробы, молочные дрожжи и кефирные грибки.

Молочнокислое брожение протекает при участии молочнокислых бактерий — болгарской, ацидофильной и сырной молочнокислой палочек или молочнокислых стрептококков. Для развития и жизнедеятельности каждого вида микробов требуется определенная температура: для молочнокислых палочек 25—45 (С), для молочнокислых стрептококков 30—38 (С). При благоприятной температуре молочнокислые бактерии молока сбраживают сахар, образуя значительное количество молочной кислоты, которая повышает кислотность молока. На этом свойстве молока основано приготовление молочнокислых продуктов: ацидофилина, простокваши, творога, сметаны, кисломолочных сыров.

Пропионовокислое брожение вызывается пропионовокислыми бактериями и имеет место при созревании сыров. Оно заключается в действии ферментов пропионовокислых бактерий на молочный сахар, в результате чего образуются углекислый газ, вода, пропионовая и уксусная кислоты.

Спиртовое брожение в молоке протекает вместе с молочнокислым и используется при производстве кефира, кумыса и др. При этом на молочный сахар действуют ферменты специальных молочных дрожжей.

Маслянокислое брожение вызывают спорообразующие маслянокислые бактерии. Они разлагают молочный сахар на масляную кислоту, углекислый газ и водород. Эти микробы уничтожаются лишь при кипячении молока в течение 30 минут. Маслянокислое брожение редко возникает в сыром молоке, но часто в пастеризованном и кипяченом молоке, молочных консервах, а также в сыре, что вызывает его вспучивание. Продукты, подвергнутые маслянокислому брожению, имеют острый неприятный вкус и резкий неприятный запах.

Для производства каждого вида молочных продуктов требуется прежде всего получить чистое молоко. Для этого его кипятят или пастеризуют, затем охлаждают до нужной температуры, в зависимости от того, какой вид брожения требуется. В виде закваски в молоко вносят чистую культуру микробов, нужных для данного производства.

studfiles.net

2. Молочнокислое брожение

Молочнокислое брожение – это процесс преобразования сахара в молочную кислоту в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий.

Молочнокислое брожение играет определяющую роль при производстве простокваши, кумыса, кефира, сметаны, при квашении капусты, огурцов, силосовании сочных растительных кормов. Очень важна его роль при изготовлении жидких дрожжей, заквасок, кваса. Важным техническим продуктом является сама молочная кислота, широко применяемая при производстве фруктовых соков, консервов в кондитерской, кожевенной, текстильной и других отраслях промышленности.

Типы молочнокислого брожения

1. Типичное (гомоферментативное) - в процессе молочнокислого брожения образуется только молочная кислота.

2. Нетипичное (гетероферментативное) – в процессе молочнокислого брожения наряду с молочной кислотой образуются еще и другие продукты (уксусная кислота, этиловый спирт, углекислый газ и др.).

Возбудители молочнокислого брожения

Для всех молочнокислых бактерий (как для шарообразных, так и для палочкоподобных) общими являются такие признаки:

Важнейшие представители типичных молочнокислых бактерий и их использование

Важнейшие представители нетипичных молочнокислых бактерий и их использование

3. Пропионовокислое брожение

Пропионовокислое брожение – это процесс преобразования сахара или молочной кислоты и ее солей в пропионовую и уксусную кислоты, углекислый газ и воду в результате жизнедеятельности пропионовокислых бактерий.

Пропионовокислые, или пропионовые, бактерии были впервые выделены из сыров в 1878 г. Фитцем, а сыроделие – самая древняя биотехнология, использующая эти бактерии. Пропионовокислые бактерии давно уже используются при изготовлении твердых сычужных сыров (Советский, Швейцарский, Алтайский). Пропионовые бактерии из лактозы синтезируют пропионовую, уксусную кислоту (предают сыру острый вкус и специфический запах) и выделяют углекислоту, которая в значительной степени обусловливает рисунок сыра.

Возбудители пропионовокислого брожения пропионовокислые бактерии – это короткие, не образующие спор, неподвижные, факультативные анаэробы, мезофиллы (оптимальная температура их развития 30-35 С).

studfiles.net

Молочнокислое брожение

При молочнокислом брожении, вызываемом специфической группой бактерий, происходит распад глюкозы до молочной кислоты. Среди побочных продуктов молочнокислого брожения отмечены уксусная кислота, углекислый газ, а иногда и этиловый спирт.

Известно три типа брожения, вызываемого молочнокислыми бактериями:

1) Гомоферментативное молочнокислое брожение, при котором из глюкозы образуется только молочная кислота С6Н12О6==2СН3СНОНСООН;

2) Гетероферментативное Молочнокислое брожение, когда из глюкозы, кроме молочной кислоты, получается этиловый спирт и СО2 С6Н12О6=СНзСНОНСООН + СНзСН2ОН + СО2;

3) брожение, вызываемое бифидобактериями,— бифидоброжение, при котором из глюкозы образуются уксусная и молочная кислоты 2С6Н12О6 = ЗСНзСООН + 2СНзСНОНСООН.

В основе гомоферментативного молочнокислого брожения лежат реакции пути Эмбдена — Мейергофа — Парнаса, гетероферментативного — реакции пентозофосфатного пути, а бифидоброжения — также реакции пентозофосфатного пути или пути Энтнера — Дудорова.

Нередко в сбраживаемых молочнокислыми бактериями (Streptococcus cremoris и Leuconostoc, cremoris) средах накапливаются небольшие количества ацетоина и диацетила — веществ, обладающих своеобразным приятным ароматом. Этот аромат передается продуктам, в которых развиваются указанные бактерии.

Кроме глюкозы, молочнокислые бактерии сбраживают большое количество сахаров: фруктозу, галактозу, маннозу, сахарозу, лактозу, мальтозу и пентозы. При сбраживании этих соединений наблюдаются некоторые отклонения от обычных схем брожения. Например, при брожении фруктозы образуются молочная и уксусная кислоты, СО2 и маннит.

По форме клеток молочнокислые бактерии — палочки (длинные и короткие) и кокки. Они могут образовывать парные или цепочковидные скопления. Это неподвижные, не образующие спор (за исключением Sporolactobacillus inulinus) грамположительные организмы. Молочнокислые бактерии — анаэробы, но при этом они аэротолерантны, то есть могут расти при доступе кислорода.

Молочнокислые бактерии обладают высокой бродильной способностью и отличаются отсутствием большинства биосинтетических путей. Это обусловливает высокую требовательность рассматриваемых бактерий к источникам питания, которая удовлетворяется за счет таких, сред обитания, как ткани растений, молоко, желудочно-кишечный тракт животных. В качестве источника энергии эти бактерии используют главным образом моно - и дисахариды (полисахариды сбраживаются только некоторыми видами). Некоторые молочнокислые бактерии способны ассимилировать отдельные органические кислоты (например, лимонную).

Молочнокислые бактерии весьма требовательны к источникам азотного питания. Они используют органические формы азота. Многие молочнокислые бактерии могут ассимилировать белки, хотя лучше развиваются на аминокислотах, пептидах и полипептидах. Продукты распада белковой молекулы прекрасно усваиваются этими бактериями. Считалось, что молочнокислые бактерии не усваивают солей аммония. Однако сейчас описаны отдельные возбудители молочнокислого процесса, способные расти на минеральном азоте. В природе они встречаются редко.

Кроме веществ, содержащих углерод и азот, молочнокислым бактериям необходимы другие элементы (фосфор, калий, кальций и т. д.), которые они обычно получают из различных минеральных соединений. Большинство молочнокислых бактерий нуждаются в факторах роста. Отдельные бактерии, нуждаясь в одном ростовом веществе, например рибофлавине, обогащают среду, в которой они развиваются, другими ростовыми веществами, например витамином В1.

Молочнокислые бактерии могут развиваться в довольно различных температурных условиях. Большинство живет при температуре от 7—10 до 40—42°С, имея оптимум 30—40°С. Однако в природе имеются формы, которые способны размножаться в зоне более низких (минимум 3°С) или более высоких (максимум 55—57°С) температур. Молочнокислые бактерии не образуют спор, поэтому при повышении температуры выше указанного предела относительно быстро погибают.

Лучше всего молочнокислые бактерии размножаются при нейтральной реакции среды. Однако при своем развитии они значительно подкисляют питательную среду, поэтому приспособились к существованию в зоне довольно низких pH. Палочковидные формы выносят более низкие значения pH среды, чем кокковидные. Это кислотолюбивые организмы, оптимум pH обычно составляет 5,5— 5,8 и менее, как правило, они растут при pH 5 и ниже.

Кратко остановимся на характерных особенностях, свойственных отдельным представителям молочнокислых бактерий. Описание приведено по данным Е. И. Квасникова, О. А. Нестеренко.

Кокковые формы молочнокислых бактерий, осуществляющих гомоферментативное брожение, представлены семейством Streptococcaceae, куда входят роды Streptococcus, Pediococcus и Aerococcus.

Бактерии рода Streptococcus представляют собой круглые или слегка овальные клетки диаметром от 0,5—0,6 до 1 мкм, расположенные единично, парами или цепочками. Глюкозу сбраживают с образованием в основном правовращающей молочной кислоты. Они широко распространены в природе — на растениях, в почве, навозе, а также в молоке и других субстратах и используются в ряде пищевых производств. К этому роду относятся виды: Str. lactis, Str. cremoris, Str. diacetilactis, Str. thermophilus.

Str. lactis (молочнокислый стрептококк) имеет клетки овальной формы, расположенные в виде коротких цепочек или соединенные попарно. Кроме моносахаридов, сбраживает лактозу и мальтозу. Оптимальная температура для развития 30—35°С.

Другой представитель этого рода — Str. cremoris (сливочный стрептококк) — отличается от молочнокислого тем, что его клетки располагаются в виде длинных цепочек. Температурный оптимум для развития 25—30°С. Образует повышенное количество летучих кислот. Str. cremoris, как и Str. lactis, используют при производстве кисломолочных продуктов, кислосливочного масла и сыров.

Str. diacetilactis образует в молоке и молочных продуктах повышенное количество летучих кислот и ароматические вещества, основное из которых — диацетил. Обладает способностью сбраживать лимонную кислоту. Температурный оптимум 25—30°С. Str. diacetilactis улучшает вкус и аромат молочных продуктов, поэтому его используют вместе со Str. lactis и Str. cremoris в заквасках для кисломолочных продуктов, кислосливочного масла и сыров.

Str. thermophilus может развиваться при повышенной температуре (около 50°С). Сходен со Str. cremoris. Сбраживает сахарозу. Применяется вместе с болгарской палочкой (Lactobacillus bulgaricus) для приготовления южных простокваш. Играет важную роль в производстве некоторых сыров (швейцарский, советский).

Представители рода Pediococcus — грамположительные неспорообразующие неподвижные кокки, располагающиеся кучками, тетрадами, парами или единично. Осуществляют гомоферментативное молочнокислое брожение с образованием DL-молочной кислоты. Оптимальное значение pH равно 5. Эти бактерии предпочитают анаэробные условия. Обитают в бродящих растительных материалах — квашеных овощах, силосе, а также в сыре, молоке, в пищеварительном тракте животных и т. д. К этому роду относится вид P. cerevisiae.

Род Lactobacillus объединяет палочковидные бактерии, характеризующиеся значительным разнообразием формы, которая может меняться от короткой коккообразной до длинной нитевидной. Располагаются в виде единичных клеток, парами или цепочками.

Бактерии этого рода могут быть обнаружены в молочных, зерновых и мясных продуктах, в пиве, вине, соленьях и маринадах, в воде и сточных водах, а также в ротовой полости и кишечном тракте человека и животных. Сбраживают сахара с образованием главным образом молочной кислоты. Оптимум pH 5,5—5,8, но могут развиваться при pH 5 и ниже.

Гомоферментативные молочнокислые палочки делятся на две группы. Первая группа представлена организмами, которые, как правило, растут при 45°С и выше, обычно не развиваются при 20° и никогда не растут при 15°С. Образуют D-, L - или DL-молочную кислоту. В образовании D (—)-молочной кислоты принимают участие Lact. delbrueckii, Lact. leichmannii, Lact. lactis и Lact. bulgaricus; DL-молочной кислоты—Lact. helveticus и Lact. acidophilus (рис. 28).

По биохимическим особенностям эти бактерии очень близки между собой. Lact. bulgaricus обычно выделяют из южных кисломолочных продуктов, Lact. helveticus— из сыров (швейцарского, советского), Lact. acidophilus — из кишечника человека. Молоко, сквашенное этой палочкой, служит хорошим лечебным средством при желудочно - кишечных заболеваниях.

Представители второй группы гомоферментативных молочнокислых бактерий при развитии в молоке образуют короткие цепочки. Это группа менее активных молочнокислых палочек. Температура, при которой развиваются, 15—38°, оптимум 30°С. В молоке и молочных продуктах обычно обнаруживают два вида этих бактерий — Lact. casei, образующий, как правило, L ( + ) -молочную кислоту, н Lact. plantarum, образующий DL-молочную кислоту. Первый играет важную роль в созревании сыров. Второй принимает участие в молочнокислом брожении при квашении овощей и силосовании.

Гетероферментативное молочнокислое брожение осуществляют представители родов Leuconostoc, Lactobacillus, Bifidobacterium.

Бактерии рода Leuconostoc имеют вид сферических или чаще чечевицеобразных клеток. Клетки располагаются единично, парами или короткими цепочками, кучкообразных скоплений не обнаружено. Грамположительные. Спор не образуют.

Глюкоза сбраживается с образованием D (—)-молочной кислоты, этилового спирта и СО2. Факультативные анаэробы, оптимум температуры 20—30°С. На средах с сахарозой у этих организмов появляется толстая наружная оболочка из слизи или смолистых веществ — декстранов.

Виды, входящие в этот род, обнаруживаются главным образом на растительных материалах (иногда в молоке). Сбраживают моно - и дисахариды и не могут питаться более сложными углеводами. Существует ряд видов рода Leuconostoc, различающихся по морфологическим и физиологическим признакам.

L. mesenteroides и L. dextranicum принимают активное участие в сбраживании углеводов при квашении капусты и силосовании. L. mesenteroides и L. citrovorum сбраживают лимонную кислоту с образованием диацетила, поэтому они могут быть компонентами заквасок, применяемых в масло - и сыроделии.

Гетероферментатнвные лактобациллы — Lactobacillus fermentum и L. brevis сбраживают глюкозу с образованием DL-молочной кислоты, С02, уксусной кислоты и этилового спирта. Обычно они встречаются на растениях, обнаружены в хлебных заквасках. Это небольшие палочки, имеющие температурный максимум около 45°С.

К роду Bifidobacterium относятся бактерии, имеющие прямые или разветвленные палочки, раздвоенные V-формы, булавовидные или лопатовидные формы. Не образуют спор, неподвижные, грамположительные. Глюкозу сбраживают главным образом до уксусной и L ( + )-молочной кислот. Это анаэробные бактерии, оптимум температуры для них 36—38°С. Типичный представитель рода В. bifidum.

Бифидобактерии — обитатели кишечника человека, животных, насекомых и т. п. Установлено, что В. bifidum составляет от 50 до 90% микробного содержимого фекалий человека. В связи со способностью молочнокислых бактерий синтезировать антибиотики (низин, диплококцин, лактолин, бревин и др.) и продуцировать органические кислоты предполагают, что эти организмы являются антагонистами гнилостной и болезнетворной кишечной микрофлоры человека и животных.

Молочнокислые бактерии имеют огромное практическое значение.

Их широко используют при изготовлении кисломолочных, квашеных продуктов, сыров, кислосливочного масла и т. п. Молочнокислые бактерии, встречающиеся обычно в молоке, вызывают его сквашивание.

В различных климатических зонах земного шара в молоке встречаются неодинаковые молочнокислые бактерии. Молоко в северной зоне обычно содержит Streptococcus lactis, а в южной — палочковидные бактерии (Lactobacillus caucasicus, Lact. bulgaricus и др.). В связи с этим кислое молоко разных зон неодинаково по вкусовым качествам. В каждой стране имеются свои национальные кисломолочные продукты.

В производственных условиях разные кисломолочные продукты готовят, заражая пастеризованное молоко соответствующими чистыми культурами бактерий. В этих целях используют молочнокислый стрептококк (Str. lactis), болгарскую палочку (Lact. bulgaricus), ацидофильную палочку (Lact. acidophilus) и другие микроорганизмы.

Ряд молочнокислых продуктов готовят, используя закваску, содержащую симбиотические комплексы микроорганизмов. Например, для приготовления кефира в молоко вносят так называемые зерна кефира, внешне несколько похожие на миниатюрные головки цветной капусты. Они содержат Lactobacillus bulgaricus, дрожжи Saccharomyces kefir, сбраживающие лактозу. Продуктами брожения являются молочная кислота и спирт. Смешанное брожение также лежит в основе приготовления кумыса из кобыльего молока. В данном случае молочнокислое брожение осуществляется термофильными молочнокислыми палочками, близкими к Lactobacillus bulgaricus, и дрожжами из рода Torula, сбраживающими лактозу. Сбраживаемое молоко периодически взбалтывают, в результате чего казеиновый сгусток мелко дробится.

Молочнокислые бактерии играют основную роль при изготовлении сыров. Процесс сыроделия представляет собой коагуляцию казеина молока под влиянием сычужного фермента, выделяемого из желудка жвачных животных. Получившиеся сгустки отделяют от сыворотки, прессуют, выдерживают в растворе соли, а затем оставляют лежать до созревания. Во время созревания в сырной массе идут сложные процессы, при которых значительная часть казеина под действием ферментов молочнокислых бактерий переходит в форму аминокислот. Для приготовления некоторых сыров используют также пропионовокислые бактерии, плесневые грибы и т. д. Для улучшения качества сыров нередко применяют закваски молочнокислых бактерий.

Квашение овощей и силосование кормов сводятся главным образом к молочнокислому брожению этих субстратов. Теория силосования кормов рассмотрена в главе 23.

agroinf.com

Молочнокислое брожение - Микробиология и биотехнологии

Молочнокислое брожение - это анаэробное превращение сахара молочнокислыми бактериями с образованием молочной кислоты.

По характеру брожения различают 2 группы молочнокислых бактерий: гомоферментативные и гетероферментативные.

Гомоферментативные бактерии образуют в основном (не менее 85-90%) молочную кислоту и очень мало побочных продуктов. Гетероферментативные бактерии менее активные кислотообразователи. Наряду с молочной кислотой они образуют значительное количество других веществ-этиловый спирт, углекислый газ, ацетон, кислоты.

Химизм молочнокислого брожения.

Процесс превращения глюкозы до  пировиноградной кислоты у гомоферментатавных молочнокислых бактерий протекает как и у дрожей при спиртовом  брожении.  Далее  ввиду  отсутствия  у  этих  бактерий пируватдекарбоксилазы, пировиноградная кислота не подвергается расщеплению, она является в этом брожении конечным акцептором водорода. Пировиноградная кислота вступает во взаимодействие с восстановленным НАД Н2 (кофермент) - образуется молочная кислота.                -..

СНзСОСООН + НАД Н2 - СНзСНОНСООН

Превращение глюкозы гетероферментативными бактериями происходит по-иному. Отсутствие у них фермента адьдолазы меняет начальный путь превращения глюкозы. После фосфорилирования гексоза окисляется (отщепляется водород) и декарбоксилируется (отщепляется углекислый газ), превращаясь в пентозофосфат. Пентозофосфат при участии фермента фосфокеталазы расщепляется на фосфоглицериновый альдегид. Фосфорглицериновый альдегид превращается в пировиноградную кислоту, которая восстанавливается в молочную.

Гексоза ----пентофасфат----фосфоглицериновый альдегид----пируват---молочная кислота

Возбудители молочнокислого брожения- молочнокислые бактерии имеют круглую палочковидную форму. Все молочнокислые бактерии неподвижны, не образую спор, грамположительные факультативные анаэробы. Они требовательны к составу питательный среды и хорошо развиваются только при наличии полного набора аминокислот и витаминов В1, В6, РР. По отношению к температуре молочнокислые бактерии разделяются на мезофильные - с мах температурой роста-25-35 С и термофильные с оптимум около 4-45 С. Некоторые бактерии способны к слезообразованию.  В питательной среде они снижают рН ниже 5 и тем самым подавляют рост других анаэробных бактерий, которые не могут развиваться в кислой среде.

В природных условиях молочнокислые бактерии встречаются на различных растениях, в почве, на пищевых продуктах, в кишечнике человека.

Наиболее важными в техническом отношении из молочнокислых бактерий являются:

1. Молочнокислый стрептококк ( Streptococcus lactis) , относится к гомоферментативным молочнокислым бактериям, находится почти во всех молочных продуктах, является основной частью микрофлоры простокваш. Является факультативным анаэробом, имеет овальную форму, окрашивается по Грамму положительно, спор и капсул не образует.  соединен попарно, развивается при температуре 30-35 С, свертывается через 10-12 часов. Широко используют для изготовления кисломолочных продуктов, масла, сыра. Молочнокислый стрептококк обладает антимикробным действием, образует антибиотики-низины, устойчивые к высокой температуре и задерживающие рост многих грамположительных микробов, в том числе и патогенных.

2. Сливочный стрептококк (Str. Cremoris) представляет собой длинные цепочки сферических клеток. Оптимальная температура роста 25 С, минимальная - до 10 С. Используется в заквасках вместе с молочнокислым стрептококком для изготовления сметаны, масла, сыров.

3. Ацидофильная палочка (Lactobact. Acidophilus) термофильная бактерия. Температурный оптимум роста 37-40 С. В молоке способна накапливать до 2,2% кислоты. Вырабатывает антибиотические свойства, активна к возбудителям кишечных заболеваний. Является постоянным обитателем желудочно-кишечного тракта животных. Впервые она была обнаружена в фекалиях ребенка.э

4. К гетероферментативным молочнокислым бактериям относятся молочнокислые стрептококки.

Ароматобразующие ( Str. Citrovorus, Str. Diacetilactis) придают кисло - молочным продуктам приятные вкус и аромат. Для приготовления кисло-молочных продуктов ароматобразующие стрептоккоки соединяют с гомоферментативными-молочнокислым и сливочным.

Использование молочнокислого брожения

Молочнокислое брожение находится в основе силосования кормов, для этого применяют листья сахарной свеклы, кукурузу, люцерну. Растительную массу прессуют, добавляют к ней мелассу, чтобы повысить соотношение С/N и какую нибудь органическую кислоту. Большое значение малочнокислые бактерии имеют при квашения овощей, плодов ягод. Эти процессы протекают за счет естественных микроорганизмов, находящихся в заквашиваемом объекте. В мелко нарезанной, посыпанной солью и спрессованной белокачанной капусте при исключении доступа воздуха начинается спонтанное молочнокислое брожение.

Молочную кислоту используют в консервной, кондитерской промышленности, при изготовлении безалкогольных напитков.

mikrobiki.ru

Тайны молочно кислого брожения | Домашние игры

Наряду с белками, жирами, сахаром, витаминами и минеральными веществами в молоке, как правило, присутствуют невидимые простым глазом многочисленные микроскопические существа — бактерии, дрожжи и плесени.

Микробы попадают в молоко или непосредственно из вымени коровы, или из внешней среды (посуды, воздуха и т. д.). Они удивительно вездесущи. Их всегда можно обнаружить в воздухе, почве, воде, на поверхности и внутри растений и животных. Микробы живут в таких средах, которые, казалось, должны убивать все живое. Их находят в растворах карболовой кислоты, в керосине и нефти, в бесплодных ледяных пустынях, высоко в горах и в глубоких шахтах.Впервые увидел микробы голландец Левенгук, которому около 300 лет тому назад удалось изобрести лупу, дававшую увеличение до 300 раз и названную впоследствии микроскопом. Но только 200 лет спустя знаменитый француз Луи Пастер …Наряду с белками, жирами, сахаром, витаминами и минеральными веществами в молоке, как правило, присутствуют невидимые простым глазом многочисленные микроскопические существа — бактерии, дрожжи и плесени.

Микробы попадают в молоко или непосредственно из вымени коровы, или из внешней среды (посуды, воздуха и т. д.). Они удивительно вездесущи. Их всегда можно обнаружить в воздухе, почве, воде, на поверхности и внутри растений и животных. Микробы живут в таких средах, которые, казалось, должны убивать все живое. Их находят в растворах карболовой кислоты, в керосине и нефти, в бесплодных ледяных пустынях, высоко в горах и в глубоких шахтах.Впервые увидел микробы голландец Левенгук, которому около 300 лет тому назад удалось изобрести лупу, дававшую увеличение до 300 раз и названную впоследствии микроскопом. Но только 200 лет спустя знаменитый француз Луи Пастер доказал, что микроорганизмы являются живыми существами и вызывают глубокие химические изменения среды, в которой они развиваются. Луи Пастер первым предложил способ уничтожения возбудителей порчи путем прогревания. В память об этом замечательном ученом метод и назван пастеризацией.

Усилиями последующих поколений ученых-микробиологов были изучены как физиология самих микроорганизмов, так и биохимические процессы брожения и гниения, вызываемые бактериями. Благодаря им мы теперь знаем, что нормальными обитателями даже хорошего молока считаются молочно-кислые бактерии, дрожжи и плесени.

Молочно-кислые бактерии — это одноклеточные организмы, шаровидной или палочковидной формы, размером около 0,001 мм. В молоке встречается несколько видов молочно-кислых бактерий. Передвигаются они вместе с током жидкости4, воздуха и т. д. Размножаются делением. При благоприятных условиях бактериальная клетка может делиться через каждые 20—30 мин. Образовавшиеся две клетки через следующие 20—30 мин образуют четыре клетки и т. д. Если бы размножение бактерий не было ничем ограничено, то через непродолжительное время потомство одной клетки могло бы сплошным слоем покрыть весь земной шар. Однако этого не происходит, поскольку при увеличении их численности возникает нехватка питательных веществ и скапливаются вещества, выделяемые ими самими, которые тормозят скорость размножения бактерий. Кроме того, прекращение размножения микробов вызывают солнечный свет, температура и другие причины.

Дрожжи — это тоже одноклеточные организмы круглой, овальной или палочковидной формы, но примерно в 10 раз крупнее бактерий. Чаще всего дрожжи размножаются почкованием, т. е. отделением от материнской клетки своеобразных почек. Образование новой клетки при благоприятных условиях длится примерно около 2 ч. Для своего развития дрожжи требуют слабокислую среду, поэтому они хорошо развиваются одновременно с молочно-кислыми бактериями.

Плесени, в отличие от бактерий и дрожжей, являются многоклеточными организмами и более сложно устроены. Для своего развития они нуждаются в свободном доступе воздуха и поэтому растут на поверхности или пустотах. Клетки плесеней представляют собой длинные нити, которые, переплетаясь между собой, образуют нежный пушистый налет, который виден без микроскопа. Все плесени, за исключением одной, которая используется в производстве сыров, вызывают порчу молока и молочных продуктов.

Кроме перечисленных выше микроорганизмов в молоке может встречаться множество других, в том числе и болезнетворных.Неотъемлемым свойством микроорганизмов является обмен веществ, в результате чего они используют определенные вещества из окружающей среды в качестве пищи и выделяют в нее продукты своей жизнедеятельности. Микроорганизмы не имеют специальных органов питания, поэтому пища у них поступает через полупроницаемую стенку непосредственно в клетку. Через такие полупроницаемые перепонки проникают вещества, находящиеся в растворенном состоянии. Необходимую для жизни энергию микробы получают в процессе окисления поступающих в клетку веществ. Основным веществом для получения энергии у бактерий, как и у высокоорганизованных животных, является глюкоза. Однако в отличие от клеток тела животных, окисляющих глюкозу до углекислоты и воды, микроорганизмы в качестве конечных продуктов разложения глюкозы выделяют этиловый спирт, ацетон, уксусную, молочную, пропионовую, масляную кислоты и т. д.

На молочно-кислом брожении, при котором бактерии превращают молочный сахар в молочную кислоту, основано приготовление молочно-кислых продуктов. Существует целый ряд микроорганизмов, способных к такому превращению. Среди них наиболее известны молочно-кислые стрептококки, болгарская и ацидофильная палочки. Часто молочно-кислое брожение сопровождается спиртовым, в результате которого образуется спирт. Спиртовое брожение вызывают дрожжи.

Молочно-кислое брожение является основой получения молочно-кислых продуктов. Образующаяся при этом молочная кислота повышает кислотность молока, создавая неблагоприятные условия для развития других нежелательных микроорганизмов и способствуя тем самым лучшему сохранению молочных продуктов. Повышение кислотности молока вызывает выпадение его белков в виде мелких хлопьев. Молоко свертывается, при этом образуются сгустки более или менее плотной консистенции.

Молоко можно сквасить в естественных условиях, поместив его в теплое место (30—35 °С), так в домашних условиях получают простоквашу и сметану. Иногда для ускорения заквашивания молока используют простоквашу или сметану. В недалеком прошлом для получения кисло-молочного масла в сливки вносили пахту. Но такие закваски не гарантируют получения продукта высокого качества, так как могут быть загрязнены случайной посторонней микрофлорой. Поэтому для выработки кисло-молочных продуктов стали использовать закваски из чистых культур специально подобранных микроорганизмов. Для приготовления заквасок используют в чистом виде или в смеси молочно-кислые стрептококки различных видов, болгарскую палочку, ацидофильную палочку, дрожжи, кефирный грибок. Готовят молочно-кислые закваски в специальных лабораториях с использованием чистых культур микроорганизмов на стерилизованном молоке.

Человек уже давно подметил некоторые преимущества кислого молока. В скотоводческих странах кисломолочные продукты были известны с незапамятных времен. Имеются сведения о приготовлении кисломолочных продуктов из коровьего, кобыльего и овечьего молока у индусов, народов Востока, римлян, греков. С этих же пор существует убеждение о благотворном влиянии таких продуктов на организм человека. «Пей кислое молоко и проживешь долго» — гласит древняя индусская пословица. В наше время под таким девизом в небольшом турецком городке Силиври ежегодно проводится фестиваль кислого молока.

В настоящее время известно, что молочно-кислые бактерии образуют вещества, которые могут создавать в кишечнике слабокислую среду, что способствует борьбе организма против развития болезнетворных микробов. Кисло-молочные продукты благодаря содержанию молочной кислоты и углекислого газа обладают целым рядом замечательных свойств: возбуждают аппетит, утоляют жажду, усиливают перистальтику желудочно-кишечного тракта, улучшают работу почек. В ряде случаев эти продукты значительно богаче цельного молока витаминами, ферментами и антибиотиками. Большое значение имеет тот факт, что под влиянием ферментов, выделяемых молочно-кислыми бактериями, белок молока частично разрушается и становится более легко усвояемым. Так, например, за 1 ч после употребления усваивается 92% белков простокваши и лишь 32% молока.

Приготовление кисло-молочных продуктов не требует почти никакого оборудования, что делает это производство доступным не только в молочных хозяйствах, но и в быту. Основным элементом организации промышленного производства их является хорошо оборудованная микробиологическая лаборатория, в которой готовятся молочно-кислые закваски.

По способу приготовления все кисло-молочные продукты можно разделить на получаемые естественным путем («самоквасом») и путем сквашивания специальными заквасками. Естественно, в процессе сквашивания молока в естественных условиях наряду с молочнокислыми бактериями участвует целый ряд других микроорганизмов, которые кроме молочной кислоты вырабатывают и другие вещества. Этим и объясняетсянекоторое отличие вкуса самоквасных молочных продуктов от продуктов, приготовленных на заквасках чистых культур. Самоквасным способом обычно получают в домашних условиях простоквашу, сметану и творог.

На использовании заквасок из чистых культур микроорганизмов основано производство кисло-молочных продуктов на молочных заводах. Технологический процесс приготовления большинства кисло-молочных продуктов сводится к очистке и пастеризации молока, охлаждению его, внесению в молоко соответствующих заквасок и сквашиванию. Сквашивание молока проводится в больших резервуарах с последующей расфасовкой готового продукта или в термостатах. Заквашенное молоко разливают в бутылки, которые помещаются в термостат, где и происходит сквашивание.Кисло-молочные продукты делятся на продукты кисло-молочного брожения, когда в качестве закваски используются чистые культуры молочно-кислых бактерий, и продукты смешанного молочно-кислого и спиртового брожения, когда используются смешанные закваски.

Велико разнообразие кисло-молочных продуктов. Простокваша и варенец — в России, мацун — в Армении, мацони — в Грузии, катык — в Азербайджане и Средней Азии, чал — в Туркмении, курунга — в Северо-Восточной Азии, джугурт, айран и кефир — на Северном Кавказе, кумыс — в Башкирии, Казахстане и Татарии, ряженка — на Украине, лебен — в Египте, йогурт (или яурт) в Болгарии, Румынии, Турции, Греции, погребное молоко — в Норвегии и т. д.Промышленное производство кисло-молочных продуктов в нашей стране начало развиваться только при Советской власти. В настоящее время это производство превратилось в мощную отрасль молочной промышленности, которая выпускает сотни тонн кисло-молочных продуктов.

home-games.ru

Молочнокислое брожение

Молочнокислое брожение – процесс анаэробного окисления углеводов, конечным продуктом при котором выступает молочная кислота. Название получило по характеру продукта – молочной кислоте. Для молочнокислых бактерий является основным путём катаболизма углеводов и основным источником энергии в виде АТФ. Также молочнокислое брожение происходит в тканях животных в отсутствие кислорода при больших нагрузках. Белки молока являются отличным источником азотистого питания для молочнокислых бактерий, которые расщепляют молочный сахар, превращая его в молочную кислоту, повышают кислотность среды, и молоко свёртывается, образуя плотный однородный сгусток.

При молочнокислом брожении конечным продуктом является молочная кислота. Этот вид брожения осуществляется с помощью молочнокислых бактерий, которые подразделяются на две большие группы (в зависимости от характера брожения): гомоферментативные, образующие из сахара только молочную кислоту, и гетероферментативные, образующие, кроме молочной кислоты, спирт, уксусную кислоту, углекислый газ. Гомоферментативное молочнокислое брожение вызывают бактерии рода Lactobacillus и стрептококки. Они могут сбраживать различные сахара с 6-ю (гексозы) или 5-ю (пентозы) углеродными атомами, некоторые кислоты. Однако круг сбраживаемых ими продуктов ограничен. У молочнокислых бактерий нет ферментативного аппарата для использования кислорода воздуха. Кислород для них или безразличен, или угнетает развитие.

Идет согласно следующему уравнению С12h32О11 (молочный сахар) + h3O = 4С3Н6О3 (молочная кислота)

Если же сбраживается декстроза или вещества, способные переходить в декстрозу, то гидратации не происходит: С6Н12О6 = 2С3Н6О3. 

Глюкоза также расщепляется до пировиноградной кислоты. Но затем ее декарбоксилирование (отщепление СO2), как при спиртовом брожении, не происходит, так как молочнокислые бактерии лишены соответствующих ферментов. У них активны дегидрогеназы (НАД). Поэтому пировиноградная кислота сама (а не уксусный альдегид, как при спиртовом брожении) принимает водород от восстановленной формы НАД и превращается в молочную кислоту. В процессе молочнокислого брожения бактерии получают энергию, необходимую им для развития в анаэробных условиях, где использование других источников энергии затруднено. Гетероферментативное молочнокислое брожение — процесс более сложный, чем гомоферментативное: сбраживание углеводов приводит к образованию ряда соединений, накапливающихся в зависимости от условий процесса брожения. Одни бактерии образуют, помимо молочной кислоты, этиловый спирт и углекислоту, другие — уксусную кислоту; некоторые гетероферментативные молочнокислые бактерии могут образовывать различные спирты, глицерин, маннит.

Виды молочнокислого брожения

Различают гомоферментативное и гетероферментативное молочнокислое брожение, в зависимости от выделяющихся продуктов помимо молочной кислоты и их процентного соотношения. Отличие также заключается и в разных путях получения пирувата при деградации углеводов гомо- и гетероферментативными молочнокислыми бактериями.

Гомоферментативное молочнокислое брожение. Поскольку расщепление лактозы происходит внутри клетки микроорганизма, ключевым этапом этого метаболического пути является поступление глюкозы в клетку. При переносе лактозы снаружи в цитоплазматическую мембрану и в клетку микроорганизма для превращения в фосфат лактозы участвуют четыре белка (последовательно: фермент II, III, I и HPr). Лактозо-6-фосфат гидролизуется β-фосфогалоктогеназой (β-Pgal) на его моносахаридные компоненты. Галактоза и глюкоза затем катаболизируются через тагатозный путь и путь Эмбдена-Мейергофа-Парнаса (EMP). Возможно дефосфорилирование галактозы, и в этом случае она неусваивается и выводится из клетки микроорганизма. В обоих случаях глюкоза и галактоза превращаются дигидроксиацетон-фосфат и глицеринальдегид-3-фосфат, где трёхуглеродные сахара окисляются дальше до фосфоенолпирувата, а затем образуют молочную кислоту при помощи лактатдегидрогеназы. Продуктом гомоферментативного молочнокислого брожения является молочная кислота, которая составляет не менее 90% всех продуктов брожения. Примеры гомоферментативных молочнокислых бактерий: Lactobacillus casei, L. acidophilus, Streptococcus lactis.

Гетероферментативное молочнокислое брожение. Лактозу и глюкозу по гетероферментативному пути образуют только бифидобактерии. При катаболизме глюкозы СО2 не образуется, поскольку отсутствует начальный этап, включающий декарбоксилирование. Лактоза транспортируется в клетку с помощью пермеазы, а затем гидролизуется в глюкозу и галактозу. Альдолаза и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа у этого вида отсутствуют. Гексозы подвергают катаболизму путём гексозомонофосфатного шунта с участием фруктозо-6-фосфат-фосфокетолазы. Продуктами ферментации видами Bifidobacterium являются лактат и ацетат, а ферментация двух молекул глюкозы даёт три молекулы ацетата и две молекулы лактата. Побочными продуктами являются: уксусная кислота, этанол. Примеры гетероферментативных молочнокислых бактерий: L. fermentum, L. brvis, Leuconostoc mesenteroides, Oenococcus oeni. Гетероферментативные бактерии образуют молочную кислоту иным путем. Последняя стадия — восстановление пировиноградной кислоты до молочной — та же самая, что и в случае гомоферментативного брожения. Но сама пировиноградная кислота образуется при ином расщеплении глюкозы — гексозомонофосфатном. Выход энергии гораздо меньше, чем при спиртовом брожении.

Гетероферментативные бактерии сбраживают ограниченное число веществ: некоторые гексозы (причем определенного строения), пентозы, сахароспирты и кислоты.

Молочнокислое брожение широко используется при выработке молочных продуктов: простокваши, ацидофилина, творога, сметаны. При производстве кефира, кумыса наряду с молочнокислым брожением, вызываемым бактериями, имеет место и спиртовое брожение, вызываемое дрожжами. Молочнокислое брожение происходит на первом этапе изготовления сыра, затем молочнокислые бактерии сменяются пропионовокислыми.

Молочнокислые бактерии нашли широкое применение при консервировании плодов и овощей, в силосовании кормов. Чистое молочнокислое брожение применяется для получения молочной кислоты в промышленных масштабах. Молочная кислота находит широкое применение в производстве кож, красильном деле, при выработке стиральных порошков, изготовлении пластмасс, в фармацевтической промышленности и во многих других отраслях. Молочная кислота также нужна в кондитерской промышленности и для приготовления безалкогольных напитков.

Применение молочнокислого брожения для изготовления продуктов питания

Молочнокислое брожение используется в молочной промышленности для изготовления простокваши, творога, сметаны, кефира, сливочного масла, ацидофильного молока и ацидофильной простокваши, сыров, квашеных овощей, при приготовлении хлебных заквасок, молочной кислоты. Молочнокислые бактерии широко применяют также при силосовании кормов, при выделке меховых шкурок и в производстве молочной кислоты. Большое значение эти бактерии имеют при квашении овощей, силосовании кормов (растительной массы) для животных, в хлебопечении, особенно при изготовления ржаного хлеба. Положительные результаты дают исследования по использованию молочнокислых бактерий при изготовлении некоторых сортов колбас, солено-вареных мясных изделий, а также при созревании слабосоленой рыбы для ускорения процесса и придания продуктам новых ценных качеств(вкуса, аромата, консистенции и др.).

Промышленное значение имеет также применение молочнокислых бактерий для получения молочной кислоты, которую используют в безалкогольных напитках. Спонтанно (самопроизвольно) возникающее молочнокислое брожение в продуктах (молоке, вине, пиве, безалкогольных напитках и др.) приводит к их порче (прокисанию, помутнению, ослизнению).

Применение молочнокислых бактерий в домашнем хозяйстве, сельском хозяйстве и для приготовления пищевых продуктов. Если нестерильный раствор, содержащий наряду с сахарами также сложные источники азота и факторы роста, оставить без доступа воздуха или просто налить в сосуд достаточно большое количество такого раствора, то вскоре в нем появятся молочнокислые бактерии. Они снижают рН до значений < 5 и тем самым подавляют рост других анаэробных бактерий, которые не могут развиваться в столь кислой среде. Какие именно молочнокислые бактерии вырастут в таких накопительных культурах, зависит от прочих условий. Благодаря своему стерилизующему и консервирующему действию, основанному на подкислении среды, молочнокислые бактерии используются в сельском и домашнем хозяйстве и в молочной промышленности.

Приготовление силоса. Молочнокислые бактерии, обитающие на растениях, играют большую роль при запасании впрок кормов для скота. Для приготовления силоса используют листья сахарной свеклы, кукурузу, картофель, травы и люцерну. Растительную массу прессуют и прибавляют к ней мелассу, чтобы повысить отношение C/N, и муравьиную или какую-либо неорганическую кислоту, чтобы заранее обеспечить преимущественный рост лактобацилл и стрептококков. В таких условиях происходит контролируемое молочнокислое брожение. Приготовление кислой капусты. Кислая капуста тоже представляет собой продукт, в приготовлении которого участвуют молочнокислые бактерии. В мелко нарезанной, посыпанной солью (2-3%) и спресованной белокочанной капусте при исключении доступа воздуха начинается спонтанное молочнокислое брожение, в котором принимает участие сначала Leuconostoc (с образованием CO2), а позднее Lactobacillus plantarum.

Молочные продукты. Молочнокислые бактерии, образующие кислоту и придающие продуктам определенный вкус, находят широкое применение в молочной промышленности. Стерилизованное или пастеризованное молоко или же сливки сбраживают, прибавляя в качестве закваски чистые («стартовые») культуры молочнокислых бактерий. Кисломолочное масло готовят из сливок, сквашенных с помощью Streptococcus lactis, S. cremoris и Leuconostoc cremoris. Образующийся в процессе брожения диацетил придает маслу специфический аромат. Закваски, содержащие Streptococcus lactis или Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus, вызывают свертывание казеина при приготовлении творога и немецких сыров (гарцского и майнцского). При изготовлении твердых сыров (в отличие от сыров из кислого молока) для свертывания казеина пользуются сычужным ферментом. Молочнокислые бактерии (Lactobacillus casei, Streptococcus lactis) вместе с пропио-новокислыми участвуют лишь на стадии созревания сыров.

Для приготовления молочнокислых продуктов в качестве заквасок тоже используются стартовые культуры молочнокислых бактерий, образующих кислоту и некоторые вещества, придающие продукту характерный запах. Ароматное пахтанье получают с помощью упомянутых выше заквасок, применяемых для приготовления кисломолочного масла. Пахтанье наряду с молочной кислотой содержит также уксусную кислоту, ацетоин и диацетил. Йогурт получают из пастеризованного гомогенизированного цельного молока, инокулированного Streptococcus thermophilus и Lactobacillus bulgaricus (после внесения закваски молоко выдерживают 2-3 ч при 43-45°С). Под названием биогурт в продажу поступает кислое молоко, сквашенное Lactobacillus acidophilus и Streptococcus thermophilus. Кефир принадлежит к молочнокислым продуктам, содержащим кислоты и этанол; его получают из молока (коровьего, овечьего или козьего). Закваску готовят на так называемых кефирных зернах, которые состоят из пока еще не полностью изученного сообщества организмов, включающего лактобациллы, стрептококки, микрококки и дрожжи. Сквашивание молока ведут при 15-22°С в течение 24-36 ч. Для приготовления кумыса используют ослиное молоко, которое инокулируют культурой, содержащей Lactobacillus bulgaricus и дрожжи рода Torula. Чистую молочную кислоту, которая используется для различных промышленных целей и как добавка к пищевым продуктам, получают в результате брожения. Молоко или сыворотку сбраживают при помощи lactobacillus casei или L. bulgaricus. Для сбраживания глюкозы и мальтозы применяют L. delbruckii, L. leichmannii или Sporolactobacillus inulinus. Источником необходимых факторов роста служат меласса и солод.

Образование кислоты в кислом тесте, используемой для его подъема, тоже обеспечивается молочнокислыми бактериями, в частности Lactobacillus plantarum и L. coryneformis. Стартовые культуры лактобацилл и микрококков применяются также для приготовления сырокопченых колбас (салями, сервелат). Образуя молочную кислоту и снижая рН, молочнокислые бактерии предохраняют от порчи те виды колбас, которые не подвергаются варке.



biofile.ru


Смотрите также