Рис. 34.

Безперервне культивування в хелостаті і в турбідостаті

1- водяний фільтр; 2 – сосуд з живильним середовищем; 3- регулятор; 4 – фотоелектричний регулятор ; 5 – відсмоктуючий пристрій; 6 - фотоелемент.

Рис. 35.

Схема багатоступінчастого безперервного культивування

(стрілками показано притікання свіжого середовища і виділення бактеріальної культури).

При цьому живильні речовини не встигають зникати, продукти обміну не накопичуються, культура мікроорганізмів підтримується довго в активному стані, не досягаючи фази відмирання.

При великій швидкості притікання середовище швидко відновлюється, поживні речовини не встигають накопичуватися і культура підтримується довгий час в активному стані, не досягаючи стадії відмирання. Метод безперервного культивування має ряд переваг в порівняні з періодичним способом.

Безперервне культивування дуже перспективне і широко використовується в харчовій і мікробіологічній промисловості, і створює можливість автоматичного підтримання заданих оптимальних умов, завдяки чому забезпечується якість готових продуктів при найменших затратах.

ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Що таке культивування мікроорганізмів?

2. Що називають чистою культурою мікроорганізмів?

3. Які є методи виділення чистих культур?

4. Як поділяються поживні середовища?

5. Які є способи культивування мікроорганізмів?

Тема 5. Найважливіші біохімічні процеси, викликані мікроорганізмами, їх використання в харчових виробництвах план

1. Анаеробні процеси (бродіння).

2. Аеробні процеси (окислення).

3. Перетворення азотомістких речовин .

 Рекомендована література

Л.₁ Вербина Н.М., Каптерева Ю.В. Микробиология пищевых производств. –

М.: Агропромиздат, 85 – 102 с.

Л.₂ Векірчик К.М. Мікробіологія з основами вірусології. – К.: Либідь,

186 - 193 с.

Л.₃ Пирог Т.П. Загальна мікробіологія. – К.: НУХТ, 333 – 348, 355 –377с.

Л_{. 4} Рудавська Г.Б. Мікробіологія. – К.: КНТЕУ, 132 – 174 с.

 Теоретичні вказівки

У харчовій промисловості використовують процеси, основані на життєдіяльність мікроорганізмів. Всі процеси ділять на дві основні групи: перетворення органічних речовин, що не містять азот (різні види бродіння і окислення); перетворення органічних речовин, що містять азот (гниття).

Перетворення безазотистих органічних речовин анаеробні процеси (бродіння)

До анаеробних процесів відносяться спиртове, молочнокисле, пропіоновокисле, маслянокисле бродіння.

Спиртове бродіння. Викликається дріжджами роду Sacharomyces (сахароміцети). Основні збудники цього бродіння – сахароміцети. Сахароміцети являються факультативними анаеробами. Необхідну для життя енергію дріжджів отримують шляхом зброджування моно – і дисахаридів. Крім етилового спирту і СО₂ утворюються побічні продукти: гліцерин, оцтова і янтарна кислоти, сивушні масла. На розвиток дріжджів і бродіння впливає склад середовища, вміст спирту, температура, рН, раси дріжджів. Найбільш сприятлива для дріжджів концентрація цукру 10 – 15%.

На дріжджі несприятливо діє етиловий спирт, який накопичується в середовищі. Концентрація 2-5% пригнічує, а при 12-14% бродіння припиняється. По відношенню до температури сахароміцети поділяються на поверхневі і низові.

Поверхневі або дріжджі верхнього бродіння, викликають бурхливе і швидке бродіння при температурі 20 – 28⁰С. При цьому вони спливають на поверхню. По закінченню бродіння осідають на дно бродильного сосуда рихлим шаром.

Низові або дріжджі низового бродіння, викликають більш спокійне, повільне бродіння при температурі 5-10 ⁰С. Гази утворюються поступово, піни утворюється мало, дріжджі осідають на дно сосуда, утворюючи щільний осад.

Використовують спиртове бродіння при виробництві етилового спирту, пива, вина, в хлібопекарстві. Разом із молочнокислим бродінням його використовують для виробництва квасу, кефіру, кумису.

Молочнокисле бродіння. Це бродіння відомо людині з глибокої давнини. Пояснив це бродіння Луї Пастер (1857). Молочнокисле бродіння – це анаеробний процес розкладання цукру під дією молочнокислих бактерій до молочної кислоти. В залежності від продуктів, що утворюються розрізняють типове (гомоферментативне) і нетипове (гетероферментативне) бродіння.

Гомоферментативне молочнокисле бродіння викликається болгарською паличкою (Lbm. bulgaricum), ацидофільною (Lbm. acidophilum), сирною , (Lbm. helveticum); молочнокислими стрептококами (Str. lactis, Str. cremoris). Ці молочнокислі бактерії розщеплюють цукор до молочної кислоти. При цьому звільнюється відповідна кількість енергії.

Гетероферментативне молочнокисле бродіння викликають діацетилутворюючі молочнокислі стрептококи: діацетілактіс (Str. diacetilactis), цітроворус (Str. citrovorus), ацетоінікус (Str. acetoinicus). Ці молочнокислі бактерії зброджують цукор до молочної кислоти і інших продуктів бродіння (етиловий спирт, діацетил, ацетонїн, оцтова кислота, диоксид вуглецю).

Лимонна кислота, яка міститься у молоці, посилює гетероферментативне молочнокисле бродіння. Гетероферментивні молочнокислі бактерії, які містять фермент цитрозу, зброджують лимонну кислоту до ароматоутворюючих речовин. Процес утворення ароматичних речовин (діацетилу) залежить від рН середовища і окислювально – відновлювального потенціалу.

Молочнокисле бродіння широко використовується в різних галузях практичної діяльності людини: в молочній промисловості, в хлібопекарській, при силосуванні кормів, для виробництва молочної кислоти, при квашенні овочів, при обробці хутряних шкурок.

Пропіоновокисле бродіння викликається пропіоновокислими бактеріями, які відносяться до роду Propionibacterium. Вони зброджують молочний цукор і молочну кислоту до пропіонової, оцтової кислоти, СО₂ і води. Пропіоновокислі бактерії по своїм властивостям схожі на молочнокислі бактерії і часто розвиваються разом з ними.

Пропіоновокислі бактерії – нерухливі, мають форму палички, гіллясту, не утворюють спор, факультативні анаероби, грампозитивні. Існують в основному у кишковому тракті жуйних тварин, а також у молоці.

Використовують у сировиробництві. Спочатку при дозріванні в згустку проходить молочнокисле бродіння, при цьому цукор перетворюється у молочну кислоту. Після цього проходить пропіоновокисле бродіння молочна кислота зброджується утворюється оцтова кислота і пропіонова, що надають сирам кислувато – гоструватий смак, а двиоксид вуглецю утворює “глазки” у сирі. На великих сироробних підприємствах замість довільного дозрівання сиру при участі природної мікрофлори молока використовують спеціальні закваски, іноді з веденням міцеліальних грибів, наприклад P. Rogueforti при виробництві сиру “ Рокфор”.

У пропіоновокислих бактерій виявили властивість до активного синтезу вітаміну В₁₂, який накопичується в середині клітин. Цю особливість використовують для промислового отримання вітаміну В₁₂ на відходах виробництву ( молочній сироватці і ін.) з додаванням кукурузного екстракту в якості джерела вітамінів.

Маслянокисле бродіння. Цей тип бродіння, вперше вивчений Л.Пастером, викликається маслянокислими бактеріями, які розвиваються анаеробних умовах. Маслянокислі бактерії широко розповсюджені у природі. Постійним місцем існування являється грунт, мул на дні озер, боліт, забруднених річок.

Збудниками маслянокислого бродіння являються сапрофіти: клостридіум бутірікум (Clostridium butyricum), клостридіум пастеріанум (Clostridium pasteurianum), клостридіум сахаробутірікум (Clostridium saecharobutyricum). Це великі спороутворюючі палички, рухливі, перитрихи, утворюють спори тому клітини мають форму веретена. В цитоплазмі маслянокислих мікроорганізмів міститься глікоген і гранульоза, що дає з йодом синє пофарбування.

Спори цих мікроорганізмів досить стійкі до нагрівання. В якості джерела вуглеводів маслянокислі бактерії можуть використовувати моно -, ди – і полісахариди. Джерелом азоту служать білки, пептони, амінокислоти а також молекулярний азот.

У народному господарстві маслянокисле бродіння приносить значні економічні збитки, тому що маслянокислі бактерії викликають прогіркання молока, рослинних масел і жирів тваринного походження, здуття сирів, бомбаж консервів, псування овочів і.т.д. При накопиченні масляної кислоти у силосі у кількості 0,3 – 0,4% він непридатний до поїдання тваринами. В той же час маслянокисле бродіння використовують для виробництва масляної кислоти, яку широко використовують у техніці.