Лабораторная работа № 6

ИЗУЧЕНИЕ МОРФОЛОГИИ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

КАК ОБЪЕКТА БИОТЕХНОЛОГИИ.

НАБЛЮДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ МОЛОЧНОГО БРОЖЕНИЯ.

Цель работы: освоить технику приготовления мазка культуры молочнокислых бактерий - представителей агентов пищевой биотехнологии и ознакомиться с их морфологическими и биохимическими признаками.

1. Краткая характеристика молочнокислых бактерий

Молочнокислое брожение лежит в основе силосования, квашения овощей, переработки молока в кисломолочные продукты и сыр. Кислый вкус черного хлеба определяется также молочной кислотой. Данные процессы вызывает группа молочнокислых бактерий, которая очень разнообразна и широко распространена в природе.

Молочнокислые бактерии в основном - анаэробы, но существуют виды, которые способны жить в аэробных условиях. Клетки молочнокислых бактерий по форме кокки или палочки, могут быть одиночными или соединены в цепочки.

Молочнокислые бактерии грамположительные, не способны образовывать споры.

Еще один отличительный признак молочнокислых бактерий- это их потребность в ростовых веществах. Ни один представитель этой группы не может расти на среде с глюко­зой и солями аммония. Большинство нуждается в ряде витаминов (лак­тофлавине, тиамине, пантотеновой, никотиновой и фолиевой кислотах, биотине) и аминокислот, а также в пуринах и пиримидинах. Культиви­руют эти бактерии преимущественно на сложных средах, содержащих относительно большие количества дрожжевого экстракта, томатного сока, молочной сыворотки и даже крови.

Распространение и места обитания. Распространение молочнокислых бактерий в природе определяется их сложными потребностями в пита­тельных веществах и способом получения энергии (только брожение). Эти бактерии почти никогда не обнаруживаются в почве или водоемах. В естественных условиях они встречаются:

а)  в молоке, местах его переработки и молочных продуктах (Lactobacillus lactis, L. bulgaricus, L. helveticus, L. casei, L. fermentum,

L.brevis; Streptococcus lactis, S. diacetilactis);

б) на растениях и на разлагающихся растительных остатках (Lactobacillus plantarum, L. delbriickii, L. fermentum, L. brevis; Streptococcus lactis; Leuconostoc mesenteroides);

в) в кишечнике и на слизистых оболочках человека и животных (Lactobacillus acidophilus; Bifidobacterium; Streptococcus faecalis, S.salivarius, S. bovis, S. pyogenes, S. pneumoniae).

Классификация молочнокислых бактерий еще недостаточно разработана. Молочнокислые бактерии относятся к семейству Lactobacillaceae, которое включает три рода: Streptococcus, Leuconostoc и Lactobacillus.

Молочнокислые бактерии можно разделить:

• на гомоферментативные (конечным продуктом брожения является молочная кислота)

C₆H₁₂O₆  2CH₃CHOHCOOH

^{глюкоза молочная кислота}

• на гетероферментативные (конечными продуктами брожения являются уксусная кислота, глицерин, этиловый спирт)

C₆H₁₂O₆  2CH₃CHOHCOOH+CH₃COOH+CH₂OHCHOHCH₂OH+CH₃CH₂OH+CO₂

^{глюкоза молочная кислота уксусная кислота глицерин этиловый спирт}

Молочнокислые бактерии сбраживают моно- и дисахариды. Часто те из них, которые обитают в молоке, сбраживают лактозу, но не действуют на сахарозу. В качестве источника азота эта группа бактерий используют пептоны, смесь аминокислот.

Род стрептококков. Виды рода Streptococcus являются гомоферментативными, то есть они сбраживают более 90% сахара в молочную кислоту и лишь незначительную его часть — в уксусную кислоту и спирт.

Рисунок 1 – Стрептококк

В роде сапрофитных молочнокислых стрептококков различают несколько групп.

Род Leuconostoc. Виды Leuconostoc находятся на растениях и морфологически подобны стрептококкам. Они сбраживают сахара и гетероферментативно, то есть наряду с незначительным количеством молочной кислоты образуют также уксусную кислоту и ароматические вещества (ацетоин и диацетил). Образуются ацетоин и диацетил из солей лимонной кислоты. Однако аромат появляется только при рН ниже 5. Так как Leuconostoc сквашивает молоко в незначительной степени, то необходимо для появления аромата, сопутствующего процессу сквашивания молока, использовать культуру Streptococcus lactis. Leuconostoc (раньше их называли бетакокками) являются ароматообразующими составными частями заквасок молочнокислых бактерий для приготовления масла. Они участвуют также в образовании аромата ломтевых сыров. Важнейшие их виды: Leuconostoc cilrovorum и Leuconostoc dextranicum.

Рисунок 2 – Микроорганизмы рода Leuconostoc

Род лактобацилл. В молочном хозяйстве лактобациллами называются грамположительные молочнокислые палочки. Они различной длины и толщины, не образуют спор и окисляют молоко значительно быстрее, чем стрептококки при рН 3,2—3,5. Лактобациллы достигают оптимального развития при низком значении рН и пониженном содержании кислорода.

Рисунок 3 – Микроорганизмы рода лактобациллус

По отношению к температуре молочнокислые бактерии можно разделить:

• на мезофильные - с оптимумом роста 25-35⁰С

• на термофильные - с оптимумом роста около 40-45⁰С.

Отдельные молочнокислые бактерии холодоустойчивы и могут развиваться при относительно низких положительных температурах (5⁰С и ниже). При нагревании до 60-80⁰С они гибнут в течение 10-30 мин.

Молочнокислые бактерии обладают определенной протеолитической активностью, обусловливаемой действием протеиназ и пептидаз.

Протеолитическую активность проявляют как кокковые формы, так и термофильные палочки, стрептобактерии. В процессе протеолиза белков молока, особенно в начале культивирования определенных штаммов в молоке, происходит накопление аминокислот: главным образом аспарагиновой кислоты, глицина, серина, глутаминовой кислоты, треонина, тирозина, валина, фенилаланина, изолейцина, а также пептидов.

Молочнокислые палочковидные бактерии обладают большей протеолитической активностью, чем кокковые формы. Так, L.bulgaricus, L.casei могут переводить до 25-30% казеина в растворимую форму, тогда как Str. cremoris и Str.lactis - 15 - 17%.

Гидролиз белков молока молочнокислыми бактериями осуществляется с помощью внеклеточных протеиназ. Существует прямая зависимость между степенью созревания сыра, его вкусом, ароматом и содержанием в нем свободных аминокислот, накапливаемых протеолитически активными молочнокислыми бактериями.

Для молочнокислых бактерий лучшая питательная среда - молоко. В нем есть все необходимые вещества для развития этих микроорганизмов. В такой среде могут развиваться и другие микроорганизмы: дрожжи, плесени, гнилостные, маслянокислые бактерии. Но молочная кислота быстро подавляет их рост.

Если простокваша долго сохраняется на воздухе, то на ее поверхности образуется белая бархатистая морщинистая пленка. Такая же пленка бывает на поверхности рассола при квашении огурцов, капусты и других овощей. Это и есть молочная плесень - Geotrichum candidum. Она всегда сопутствует молочнокислому брожению и является его нежелательным спутником. Окисляя молочную кислоту, образуемую молочнокислыми бактериями, до углекислого газа и воды, молочная плесень снижает кислотность. В результате в среде начинают развиваться гнилостные бактерии.