Брожение – энергия для бактерий, польза для человека

Бактерии брожения: их роль, виды и значение

Брожение – энергия для бактерий, польза для человека

Люди уже давно получают и используют продукты природного процесса брожения в своих интересах.

Квашеные овощи, вино, сыр, кисломолочные продукты – все это результат жизнедеятельности бактерий для брожения, которые, вкладывая собственную энергию в ходе ряда химических реакций-превращений, одни органические соединения преобразуют в другие. Новообразованная органика имеет для человека особую ценность.

Виды брожения

Брожение – это химический процесс, который протекает в средах с окислительно-восстановительным потенциалом (они не до конца окислены и не до конца восстановлены).

В зависимости от состава среды, процесс брожения инициируют и осуществляют разные виды бактерий. Указанные обстоятельства определяют, какой вид брожения протекает в каждом конкретном случае.

Различаются следующие основные виды брожения:

  • молочнокислое;
  • пропионовокислое;
  • смешанное (уксусное);

Роль бактерий в каждом из этих видов – снабжение процесса энергией и потребление выделяющейся энергии.

Молочнокислые бактерии

Что такое кисломолочные продукты, их роль и значение для здоровья человеческого организма – один из самых популярных вопросов о здоровье. Людей интересует, что это за такие интересные процессы, вызывающие столь глобальное оздоровление организма. Ответ на этот вопрос знают микробиологи.

Для начала можно дать характеристику бактериям, которые производит молочную кислоту – основу кисломолочного продукта:

  1. В группу входят два разных по происхождению рода микроорганизмов (лактобактерии и бифидобактерии). Эти бактерии имеют разную морфологию, но и у лакто-, и у бифидобактерий грамположительная клеточная стенка.
  2. Энергию для жизни получают только в процессе брожения, именно этот процесс играет ключевую роль в энергетическом обеспечении всех их жизненных процессов.
  3. Способ питания – гомоферментное (лактобактерии) или гетероферментное (бифидобактерии) преобразование лактозы (молочного сахара) в лактат (молочную кислоту).
  4. Процесс дыхания отсутствует, но данные бактерии относятся к анаэробным прокариотам, которые не используют кислород для своих жизненных процессов. При этом данная группа микроорганизмов может жить в присутствии кислорода, он не является для них ядом и не влияет на их функции в каком-либо негативном значении.

Что представляет собой гомоферментное брожение, характерное для питания лактобактерий:

  1. При воздействии на лактозу фермента β-галактозидаза, молекула лактозы распадается на две молекулы глюкозы.
  2. Запускается процесс гликолиза, в котором используется прибывшая к месту реакции молекула АТФ.
  3. Глюкоза, преобразуясь в пируват, использует один фосфорный остаток АТФ, превращая его в АДФ.
  4. На следующем этапе пируват возвращает фосфорный остаток молекуле АДФ, в результате чего получается органическая молекула молочной кислоты.

Гетероферментное питание подразумевает то, что анаэробные бифидобактерии используют несколько ферментов для разложения глюкозы (бифидобактерии легко используют для питания не только молочный сахар, а любую глюкозу).

На глюкозу воздействуют несколько ферментов: фосфоглюконат, рибулозодифосфат. При образовании энергетических связей и их распаде получается лактат (молочная кислота), тот же продукт, что и в способе, который используют лактобактерии.

Но, кроме того, при гетероферментном способе сбраживания образуется важный коэнзим Ацетил-КоА, который регулирует углеводный и жировой обмен.

Обратите внимание

Именно на этом свойстве бифидобактерий в кишечнике основаны препараты, которые призваны наладить обмен веществ. Для этой регулировки решающее значение имеют бифидобактерии.

Это довольно простой способ питания, но имеющий большое значение для человека, если вспомнить, какую роль играют молочнокислые бактерии в защите кишечника, кожи и всех слизистых организма.

Сегодня простейшие анаэробные микроорганизмы, у которых вообще отсутствует дыхание, используются на многих производствах:

  1. Их выращивают для наведения порядка в кишечнике и подавления микрофлоры гниения. Гниение – это катаболический процесс, который дезактивируется в кислотной среде. Проще говоря, бактерии гниения погибают в среде, где основу составляют продукты жизнедеятельности молочных бактерий.
  2. Так же, как для наведения порядка в кишечнике, их используют для предотвращения гниения на коже и на слизистых человека. Гниение на этих тканях предотвращается по той же причине (бактерии гниения погибают, отравленные молочной кислотой).

Восстановление естественной бактериальной защиты организма и эффективная борьба с микрофлорой гниения в кишечнике – не единственное значение для человека работы молочнокислых организмов. Их роль в продуцировании жизненно важных витаминов и в формировании и поддержании иммунитета сложно переоценить.

Пропионовокислые бактерии

Propionibacterium образуют пропионовую кислоту (пропионат), которая имеет решающее значение на стадии дозревания сыров.

Дыхание пропионибактерий анаэробное. Кроме сыра, место их обитания – рубец и кишечник жвачных животных, а также кожа лица человека (являются причиной сильных воспалений).

Способ разложения глюкозы при данном виде брожения предусматривает выделение таких полезных соединений, как:

  • биотин (водорастворимый фермент группы В);
  • молочная кислота.

Кожа, пораженная деятельностью пропионибактерий

Этот состав объясняет пользу сыров для здоровья человека, в том числе и для общего оздоровления кишечника.

Смешанное брожение

В результате этого вида анаэробного дыхания микроорганизмов из глюкозы производится целая сложная смесь кислот:

  • ацетат (уксусная кислота);
  • лактат;
  • сукцинат (янтарная кислота);
  • формиат (муравьиная кислота).

Микроорганизмы, которые осуществляют дыхание через смешанное брожение, в процессе систематизации выделили в отдельный порядок – энтеробактерии (Enterobacteriaceae). В этот порядок входят практически все основные возбудители кишечных инфекций человека: сальмонеллы, кишечные палочки, шигеллы, клебсиеллы.

В отсутствие глюкозы эти микроорганизмы могут переходить на кислородный способ дыхания (факультативные анаэробы). Они очень нетребовательны к субстрату для роста и размножения, но некоторые виды погибают при повышении температуры среды.

Живут в кишечнике человека, при проведении санитарно-эпидемиологических исследований являются симптомом наличия фекального загрязнения.

Спиртовое брожение

Однако не только бактерии являются фабриками по разложению глюкозы на составляющие с образованием новых органических соединений. Человеку давно известен способ получения этанола с помощью одноклеточных грибов – дрожжей. Осуществляющие спиртовое брожение дрожжи выделены в отдельную внетаксономическую группу, причем границы этой группы еще не до конца определены.

По генетическому анализу спиртовые дрожжи имеют общие родственные связи с аксомицетами (несовершенными грибами). Одни из самых известных несовершенных грибов – трюфели.

Процесс спиртового брожения по способу мало чем отличается от других видов преобразования глюкозы. Спиртовые дрожжи в отсутствии кислорода переключаются на анаэробное дыхание (если кислород есть, спиртовые дрожжи дышат только им). Этот эффект спиртовых дрожжей исследовал и описал Луи Пастер. Теперь он так и называется: эффект Пастера.

Кроме того, если во время брожения в субстрат добавлять некоторые химические вещества, то меняется состав продуктов брожения. Так, например, можно получить глицерин.

Но не только дрожжи могут сбраживать глюкозу с образованием этанола, есть один род бактерий – Sarcina. Эти микроорганизмы осуществляют сбраживание по тому же пути, что и дрожжи. Кроме процессов, в которых спирт является основным продуктом, есть еще процесс, где этанол – побочный продукт брожения. Эти процессы протекают в организмах клостридий и энтеробактерий.

Источник: https://probakterii.ru/prokaryotes/vital-functions/bakterii-brozhenija.html

Способы получения энергии бактериями (брожение, дыхание). Типы дыхания бактерий

1-Микробиология

Брожение – примитивный энергетический процесс расщепления глюкозы до ПВК. Образуется в цитоплазме.
Признаки Б. :
Низкий энергетический выход
Сустратный тип фосфорилирования
Акцептор – органические вещества.
В зависимости от конечного продукта выделяют:
Молочнокислое б. – лакто/бифидо бактерии, стрептококки;
Маслянокислое б. – споробразные бактерии
Пропионово-кислое б.

– одноклеточные бактерии
Спиртовое брожение – дрожжи рода S.
Дыхание – совершенный энергетический процесс окисления до СО2 и Н2О.
Признаки дыхания:
Высокий энергетический выход (38 АТФ из 1 молекулы глюкозы)
Мембранный тип фосфорилирования (т.е. в лизосомах)
Реакции протекают межмолекулярно
Акцептор – О2 и органические вещества.

Состоит из нескольких этапов:
1) Гликолиз – в цитоплазме клеток образуется ПВК и высвобождаются две молекулы АТФ
2) ЦТК (Цикл Креббса) – влизосомах – ПВК окисляются до СО2 , Н2О, высвобождают 36 молекул АТФ
3) Реакции протекают межмолекулярно
4) Акцептор О2 и органические вещества.

По типу дыхания:
Облигатные (строгие) аэробы развиваются при наличии в атмосфере 20% кислорода (микобактерии туберкулеза), содержат ферменты, с помощью которых осуществляется перенос водорода от окисляемого субстрата к кислороду воздуха.

Важно

Микроаэрофилы нуждаются в значительно меньшем количестве кислорода, и его высокая концентрация хотя и не убивает бактерии, но задерживает их рост (актиноисцеты, бруцеллы, лептоспиры).
Факультативные анаэробы могут размножаться как в присутствии, так и в отсутствие кислорода (большинство патогенных и сапрофитных микробов — возбудители брюшного тифа, паратифов, кишечная палочка).

Облигатные анаэробы — бактерии, для которых наличие молекулярного кислорода является губительным (клостри-дии столбняка, ботулизма).
Аэробные бактерии в процессе дыхания окисляют различные органические вещества (углеводы, белки, жиры, спирты, органические кислоты и пр.).

Дыхание у анаэробов происходит путем ферментации субстрата с образованием небольшого количества энергии.

Процессы разложения органических веществ в безкислородных условиях, сопровождающиеся выделением энергии, называют брожением. В зависимости от участия определенных механизмов различают следующие виды брожения: спиртовое, осуществляемое дрожжами, молочно-кислое, вызываемое мол очно-кислыми бактериями, масляно-кислое и пр.

Для культивирования анаэробных микроорганизмов необходимо создание бескислородных условий, достигаемое различными методами.
Физические методы основаны на создании вакуума в специальных аппаратах — анаэростатах. Иногда воздух в них заменяют каким-либо другим газом, например СО2.

Доступ кислорода в питательную среду можно затруднить, если культивировать анаэробов в глубине столбика сахарного агара или среды Вильсона — Блера, налитых в пробирки в расплавленном состоянии и остуженных до 43°С.

По методу Вейона — Виньяля расплавленный и остуженный агар с посевным материалом набирают в стеклянные трубочки, которые запаивают с двух концов.

Химические методы заключаются в том, что при культивировании исследуемого материала на плотных средах в эксикатор помещают химические вещества, например пирогаллол и щелочь, реакция между которыми идет с поглощением кислорода. В жидкие питательные среды можно добавлять различные редуцирующие вещества: аскорбиновую или тиогликолевую кислоту.

Биологический метод основан на одновременном культивировании аэробов и анаэробов на плотных питательных средах в чашках Петри, герметически закупоренных. Вначале кислород поглощается растущими аэробами, посеянными на одной половине среды, а затем начинается рост анаэробов, посев которых сделан на другой половине.

Наиболее удобна для культивирования анаэробов специальная среда Китта — Тароцци. В нее входят сахарный МПБ, который наливают в пробирки в количестве 10—12 мл, и кусочки вареных паренхиматозных органов. Перед употреблением среду Китта ,— Тароцци кипятят на водяной бане для удаления растворенного в ней кислорода. Среду заливают сверху стерильным вазелиновым маслом. Заметный рост анаэробов (помутнение) может наблюдаться через 48 ч и более в зависимости от количества посевного материала.

Совет

Рост изолированных колоний анаэробов можно получить при рассеве исследуемого материала по поверхности кровяно-сахарного агара, разлитого в чашки Петри. После посева чашки помещают в анаэростат. Исследуемый материал в убывающей концентрации можно засевать в высокий столбик агара.

Образовавшиеся отдельные колонии анаэробов выделяют, распилив пробирку в месте роста. Колонии анаэробов для получения значительного количества биомассы отсевают затем на среду Китта — Тароцци.

В качестве источника энергии для анаэробов используют глюкозу, добавление которой в питательную среду обязательно.

11. Ферменты бактерий. Классификация ферментов: 1) по химической природе; 2) по  генетическому контролю. Методы изучения ферментативной активности бактерий и ее использование для идентификации бактерий.

1) По химической природе
* Оксиредуктазы – катализируют ОВР
* Трансферазы – ускоряют ракции перноса атомов в ЦТК и ПФЦ.
* Гидролазы – ускроение гидролитического расщепления белков и углеводов.

Ферменты агрессии:
Гиалуронидаза – расщепляет гиалиновую кислоту соединительной ткани
Нейраминидаза – нейраминовую кислоту слизистых
Коллагеназа – коллаген мышечных волокон (преим. Для клостридий)
Лецитиназа – лецитин мембран эритроцитов и мышечных волокон
Протеиназа – расщепляет иммуноглобулины.

Лиаза – участвует в реакциях расщепления двойных связей или присоединенеия по двойным связям
Изомеразы – обеспечивают внутреннюю конверсию с образованием различных изомеров

ЛиГазы (синтетазы) – р-ии биосинтеза белка.

2) По генетическому контролю:
Конститутивные – синтезируются в течение всей жизни МО
Адаптивные (индуцибельные) – синтез адаптируется с одним субстратом
Репрессибельные – синтез угнетается избирательным накоплением продуктов реакции.
Эндоферменты – Функционируют внутри клетки
Экзоферменты – выделяются в окружающую среду (гидролазы).

Набор ферментов строго индивидуален для вида.

Изучение биохимических свойств бактерий проводится на дифференциально-диагностических средах (Эндо, Левина, Плоскирева, Ресселя, Гисса и др.).

Дифференциально-диагностические среды делятся на три группы:

Обратите внимание

1. среды для выявления протеолитических свойства бактерий (МПБ, мясо-пептонный желатин);
2. среды для изучения ферментации углеводов (Эндо, Плоскирева, Гисса, Ресселя);

3. среды для определения гемолитических свойств (кровяной агар).

Изучение протеолитических свойств проводиться с помощью индикаторов, позволяющих обнаруживать образование сероводорода, индола и т.д. при расщеплении белка. Для этого используют индикаторы ацетата свинца (на сероводород) и щавелевой кислоты (на индол).

Читайте также:  Жизнедеятельность и значение уксуснокислых бактерий

Индикаторы при их использовании изменяют цвет: при выделении сероводорода – чернеют, при выделении индола – краснеют. Для определения ферментации углеводов используются среды Гисса, в состав которых входят глюкоза, лактоза, маннит, мальтоза, сахароза и индикатор Андреде (карболовый фуксин, обесцвеченный содой).

При ферментации того или другого углевода среда краснеет. (ПРИМЕРЫ)

Источник: https://einsteins.ru/mikrobiologiya/sposoby-polucheniya-energii-bakteriyami

Микроорганизмы вызывающие брожение

Брожением называется анаэробный процесс превращения безазотистых органических веществ (главным образом углеводов) микроорганизмами, при котором происходит накопление продуктов неполного окисления (спиртов, органических кислот, углеводов и др.) и который сопровождается выделением энергии. Биологическое значение брожения заключается в образовании энергии для осуществления жизнедеятельности микроорганизмов подобно дыханию животных и растений.

Спиртовым брожением называется превращение микроорганизмами углеводов в этиловый спирт и углекислоту. Химическая схема спиртового брожения без учета промежуточных этапов выражается уравнением С6Н12О6=2СН3СН2ОН+2С02+27 ккал. Это брожение вызывается дрожжами, а также мукоровыми грибами. Впервые дрожжи наблюдал еще А.

Левенгук в 1680 г. Но истинную роль дрожжей в спиртовом брожении установил Луи Пастер в 1857 г.  Дрожжи, возбудители этого брожения, – факультативные анаэробы. Как источник азота они используют аминокислоты, пептон, а также аммонийные соли.

При развитии в бескислородной среде они получают энергию за счет спиртового брожения, а в аэробных условиях – частично за счет окисления питательных веществ до углекислоты и воды. Это говорит о том, что дрожжевые клетки содержат очень сложный комплекс ферментов.

При широком доступе кислорода у дрожжей помимо дыхания параллельно идет и процесс брожения – настолько ферменты дрожжей специализированы в направлении брожения.

Молочнокислое брожение. Скисание молока известно человеку еще с древних времен, но только в 1857 г. Пастером была установлена микробная природа этого брожения. Таким образом, он впервые доказал значение микроорганизмов как возбудителей брожения.

 Различают типичное (гомоферментативное) и нетипичное (гетероферментативное) брожение. Типичное молочнокислое брожение – процесс расщепления углеводов (лактозы, мальтозы, сахарозы, глюкозы и др.) с образованием молочной кислоты без побочных продуктов по уравнению С6Н12О6=2С3Н6О3+18 ккал.

В северных широтах возбудителем этого брожения обычно является молочный стрептококк, вызывающий естественное скисание молока. Оптимальная температура для него 30-35°. Вторая группа возбудителей типичного брожения – палочковидные бактерии.

Важно

Из них болгарская палочка обычно вызывает естественное скисание молока в южных районах. Оптимальная температура для жизнедеятельности около 40°, условный анаэроб. В эту группу входит Thermobacterium cereale. Она приспособлена к усвоению углеводов растительного происхождения – мальтозы и др.

Молочный сахар она не разлагает, используется при заводском получении молочной кислоты.

Бактерии нетипичного (гетероферментативного) молочнокислого брожения имеют фермент карбоксилазу, поэтому производят брожение с образованием молочной кислоты, уксусной кислоты, этилового спирта и газообразных продуктов – углекислоты.

В эту группу входит Bact. brassicae, участвующая в квашении капусты. При засолке огурцов молочнокислое брожение вызывает Bact. cucumeris.

Широко распространена на разных растительных продуктах и вызывает скисание их Lactobacterium plantarum.

Пропионовокислое брожение вызывается особыми пропионовокислыми бактериями. Они строгие анаэробы, грамположительны. Источником азота для них служат белковые вещества. Энергию получают при разложении Сахаров и солей молочной кислоты.

Конечными продуктами брожения являются пропионовая и уксусная кислоты, а также СО2 и Н2О. Они широко представлены в молочных продуктах, в почве, в кале животных и пр.

Пропионовокислое брожение, а также и молочнокислое используется для получения сыров в молочно-сыродельных производствах.

Масляно-кислое брожение. Биохимическая природа масляно-кислого брожения была установлена Луи Пастером (1861). Он доказал, что масляно-кислое брожение вызывается масляно-кислыми бактериями. При этом Пастер открыл новый тип окисления – анаэробный. Типичное брожение идет с образованием масляной кислоты, углекислоты и водорода по уравнению:

С6Н12О6=СН3СН2СН2СООН+2СО2+2Н2+20 ккал.

Совет

Возбудители масляно-кислого брожения чрезвычайно широко распространены в природе. До 90% почвенных образцов содержат эти бактерии. Они всегда находятся в водоемах, илах, навозе, молоке, сыре и пр. Масляно-кислое брожение наблюдается всюду, где происходит разложение органических остатков в анаэробных условиях. Оно играет большую роль в круговороте углерода.

 Наиболее важным представителем этой группы бактерий является Clostridium Pasteurianum – типичная масляно-кислая бактерия, один из основных азотфиксаторов, Clostridium saccharobutyricum, по-видимому, не фиксирует азот. Clostridium butyricum сбраживает углеводы с образованием бутилового и изопропилового спирта.  Масляная кислота образуется также при бактериальном разложении белковых веществ.

Уксуснокислое брожение — это окисление бактериями этилового спирта в уксусную кислоту: СН3СН2ОН + О2=СН3СООН + Н2О.

Уксуснокислые бактерии представляют собой грамотрицательные, палочковидные, бесспоровые, строго аэробные организмы. Среди них есть подвижные и неподвижные бактерии. Они кислотоустойчивы, и некоторые могут развиваться при рН среды до 3,2.

Оптимальная температура роста для различных уксуснокислых бактерий 20—35° С. Некоторые из них способны синтезировать витамины Вь В2, Bi2, однако многие сами нуждаются в витаминах и прежде всего в пантотеновой кислоте.

Уксуснокислые бактерии широко распространены в природе, они встречаются на зрелых плодах, ягодах, в квашеных овощах, вине, пиве, квасе.

Источник: https://students-library.com/library/read/30067-mikroorganizmy-vyzyvausie-brozenie

Польза и вред молочнокислых бактерий (2) – Школа Самоисцеления

Подробности Опубликовано 21.12.2015 21:43 Просмотров: 3017

 Польза и вред молочнокислых бактерий

Чаще всего когда мы представляем себе бактерии, в нашем сознании всплывают образы тысяч маленьких существ, которые способны наносить вред нашему здоровью. Но не все они могут навредить человеку.

Существуют тысячи видов бактерий, приносящих пользу, благодаря которым человек может жить, к примеру молочнокислые бактерии.

Они встречаются в пищеварительной системе человека и животных, используются в пищевой и фармацевтической отраслях, а также в сельском хозяйстве при производстве кормов для животных.

Обратите внимание

Использовать полезные свойства этих микроорганизмов человек стал еще несколько тысячелетий назад, когда никто и не подозревал о существовании такой формы жизни. В древности люди стали применять закваски для приготовления пищи, а также для придания продуктам определенных вкусовых качеств.

Что собой представляют лактобактерии?

Молочнокислые бактерии являются микроаэрофильными грамположительными организмами, которые способны провоцировать процессы брожения. Чаще всего эти микроорганизмы представлены палочками, реже встречаются организмы шаровидной формы (кокки).

Размножение лактобактерий происходит с помощью деления перегородкой. Размножаясь, они образуют цепочки. Наиболее благоприятные условия для их размножения создаются при температуре от +15°С до +30°С. При высоких температурах молочнокислые палочки погибают.

Молочнокислые бактерии в большинстве своем не являются аэробами, но могут существовать и при доступе кислорода, поэтому их принято считать аэротолерантными анаэробами. Аэробы – это организмы, которые могут существовать только при доступе молекулярного кислорода, а анаэробы, наоборот, существуют в среде без доступа воздуха.

При доступе кислорода тип дыхания молочнокислых палочек не изменяется, и они могут стать аэробами. Именно тем, что молочнокислые палочки не относятся к аэробам, хотя и при доступе кислорода не погибают, обусловлена их способность к выживанию в различных условиях.

Для получения энергии лактобактерии используют молочнокислое брожение, при котором, в отличие от маслянокислого, вырабатывается молочная кислота. При молочнокислом брожении, как и при маслянокислом, происходит процесс сбраживания углеводов, но в данных процессах участвуют различные виды микроорганизмов.

Форма колоний

Рост культур большинства молочнокислых бактерий возможен на молоке, а также питательных средах различной консистенции с добавлением питательных веществ, получаемых из молока. Они не способны размножаться в обычной питательной среде. Для их развития необходима питательная среда с добавлением белков мяса, казеина, муки и различных аминокислот.

Различные виды бактерий молочнокислого брожения способны при попадании в питательную среду образовывать колонии различных форм. Молочнокислые стрептококки, попадая в богатую витаминами питательную среду, на ее поверхности создают мелкие росинчатые колонии, а в толще питательной среды они способны образовывать мелкие колонии в форме лодочек.

Важно

При добавлении в питательную среду цистеина, который обладает восстанавливающими свойствами, молочнокислые стрептококки способны образовывать шероховатые поверхностные колонии. Исключением являются молочные стрептококки Lac. Diacetilactis, которые в питательной среде образуют глубинные колонии в виде мелких комочков ваты или паучков.

Помимо этого, отдельные виды стрептококков способны образовывать звездчатые и слизистые колонии.

Лактобактерии в производстве

Молочнокислые бактерии вырабатывают молочную кислоту и участвуют в процессе брожения. В пищевой промышленности они используются в:

  • производстве молочных продуктов;
  • консервировании (к примеру, квашение капусты);
  • хлебопечении;
  • производстве кваса.

На сегодняшний день в магазинах можно купить самые разнообразные виды продуктов на основе культур молочнокислых бактерий: йогурт, сметану, кефир, творог, сыр и др. Молочнокислые бактерии, которые размножаются в молоке, придают ему кисловатый привкус.

Для того чтобы получить дополнительные вкусовые качества или ароматы, необходимо, чтобы лактобактерии взаимодействовали с другими микроорганизмами или органическими продуктами других штаммов лактобактерий.

К примеру, в производстве йогурта используют комплекс бактерий Lactobacillus Bulgaricus и Streptococcus Thermophilus, при этом каждый из этих штаммов провоцирует рост другого. Молочнокислые палочки, которые используются в производстве йогурта, превращают продукт в пробиотик.

Пробиотик – это продукт, в котором присутствуют бактерии молочнокислого брожения. Такие продукты используются для нормализации микрофлоры кишечника, помогая бактериям кишечника переваривать пищу.

Также молочнокислые бактерии используются при производстве кваса. При изготовлении кваса применяются два вида микроорганизмов: квасные дрожжи (Saccharomyces minor) и бактерии молочнокислого брожения (Lactobasillus fermenti).

Квасные дрожжи запускают процесс спиртового брожения, а лактобактерии – молочнокислого.

В пищевой промышленности для производства кваса используют уже готовую закваску, которая содержит оптимальное соотношение указанных микроорганизмов, при котором квас приобретает необходимые вкусовые и ароматические качества.

Всем известный кисломолочный напиток кефир является уникальным продуктом, который положительно влияет на здоровье человека. Этот продукт можно получить благодаря одновременному спиртовому и молочнокислому брожению.

Готовый продукт содержит молочную кислоту, углекислый газ и незначительное количество спирта. Благодаря процессам молочнокислого и спиртового брожения в кефире увеличивается количество витаминов.

Комплекс микроорганизмов, которые находятся в кефире, положительно влияет на иммунную систему человека, а также помогает организму накапливать питательные вещества.

Все кисломолочные продукты производятся с использованием сухого или жидкого концентрата молочнокислых бактерий. Для приготовления сухого концентрата чаще всего используют концентраты мезофильных молочнокислых бактерий.

Лактобактерии и человек

Еще совсем недавно никто и представить не мог, что молочнокислые палочки приносят огромную пользу человеческому организму, без них существование человека и животных было бы невозможным.

Их можно встретить на всем протяжении пищеварительного тракта, где они участвуют в процессе переваривания пищи.

Эти организмы не относятся к аэробам, поэтому способны хорошо выживать в условиях кишечника без доступа кислорода.

Совет

Настоящими защитниками человеческого здоровья являются бактерии рода Lactobacillus. Эти бактерии способны не только поддерживать здоровье человека, но и противостоять инфекциям, предотвращая развитие различных заболеваний.

Неправильное питание и бесконтрольный прием антибиотиков приводят к снижению количества лактобактерий в организме, что, в свою очередь, приводит к снижению иммунитета. Чтобы вернуть микрофлору кишечника в нормальное состояние, необходимо употреблять в пищу продукты, которые в своем составе содержат лактобактерии (кефир, йогурт и др.).

Еще одним преимуществом продуктов-пробиотиков является то, что они не способны вызывать аллергическую реакцию.

Влияние лактобактерий на здоровье детей

Молочнокислые бактерии, попадая в организм, прикрепляются к стенкам кишечника и образуют мелкие колонии.

Однако такая колонизация временная, поэтому употреблять пробиотики для сохранения нормальной микрофлоры необходимо регулярно.

Колонии молочнокислых бактерий не позволяют патогенным организмам размножаться в кишечнике, а также защищают организм от попадания кишечных бактерий в кровоток.

При нарушении микрофлоры кишечника, а также на фоне приема антибиотиков у детей может развиваться кандидоз (молочница). Это заболевание чаще всего встречается у новорожденных и детей, которые находятся на грудном вскармливании. Для борьбы с кандидозом назначаются противогрибковые препараты в комплексе с продуктами-пробиотиками.

Исследования показывают, что у детей, которые регулярно употребляли в пищу продукты с Lactobacillus GG, реже развивается кариес. Помимо этого, употребление в пищу таких продуктов оказывает положительное влияние на иммунную систему ребенка.

Научно доказан тот факт, что у грудничков, чьи матери во время беременности и грудного вскармливания употребляли пробиотики, атопические заболевания встречаются значительно реже, чем у тех детей, чьи мамы употребляли мало продуктов с Lactobacillus GG либо не употребляли их вовсе.

Лактобактерии в фармацевтической промышленности

Наука не перестает изучать мир бактерий, постоянно открывая новые их виды, а также новые свойства уже известных видов.

Многие из открытых свойств пока еще не получили научного подтверждения, поэтому данный вид научных исследований является довольно перспективным.

Читайте также:  Особенности днк в клетках бактерий

К примеру, недавно выяснилось, что лактобактерии помогают пациентам с непереносимостью лактозы снизить симптомы заболевания.

Обратите внимание

В фармацевтике для производства препаратов чаще всего используют бактерии рода Lactobacillus. К примеру, такой вид, как Lactobacillus Rhamnosus, успешно применяется для изготовления лекарств от диареи. Последние научные открытия позволяют говорить о том, что лактобактерии способны предотвратить появление онкологических заболеваний.

Ацидофильные бактерии способны самостоятельно вырабатывать антибиотики, которые уничтожают дизентерийные бактерии, стафилококки, кишечную палочку и сальмонеллы, а также влияют на метаболизм, что положительно сказывается на здоровье человека. Образуя в кишечнике свои колонии, эти микроорганизмы предотвращают процессы брожения и гниения. Помимо этого, ацидофильная палочка повышает способность организма усваивать молочный белок, что способствует всасыванию кальция.

Как правило, для производства лекарственных препаратов для нормализации кишечной микрофлоры используют комплексы молочнокислых бактерий. Для того чтобы их свойства сохранялись в препаратах длительное время, в фармацевтике используют лиофилизированные лактобактерии. В процессе лиофилизации молочнокислые бактерии предварительно замораживают, а затем высушивают в вакууме.

Лиофилизированные микроорганизмы малочувствительны к изменению температуры хранения и способны легко возвращаться в свое первоначальное состояние при добавлении воды либо других растворителей. Поэтому лиофилизат бактерий обязательно хранят в герметичных ампулах или флаконах для того, чтобы исключить их контакт с влагой.

К примеру, лиофилизат молочнокислых бактерий, которые устойчивы к антибиотикам, широко используется для производства медицинских препаратов, регулирующих равновесие кишечной микрофлоры человека даже во время приема антибиотиков. Поэтому чаще всего такие препараты назначаются пациентам в комплексе с антибиотиками при лечении бактериальных инфекций, чтобы поддерживать микрофлору кишечника в нормальном состоянии.

На сегодняшний день молочнокислые бактерии можно с уверенностью считать надеждой мировой медицины. Возможно, уже через несколько лет благодаря лактобактериям медицина победит в борьбе со многими серьезными заболеваниями.

Не все бактерии полезны

Несмотря на множество положительных свойств, которыми обладает большинство видов молочнокислых палочек, среди них существуют и те, что способны нанести вред человеку или же вызвать порчу продуктов. Не так давно за рубежом ученые заявили о том, что некоторые из молочнокислых бактерий, к примеру спорообразующие бактерии B. antracis и B. Cereus, являются небезопасными для человека.

Еще одним из видов, которые способны вызвать порчу продуктов, являются Micrococcaceae. Эти организмы – аэробы, но среди них могут встречаться и факультативные анаэробы.

Попав на продукты, они могут стать причиной их порчи: пятна на поверхности сыра, прогорклый вкус сливочного масла, загустевание и горький вкус молока.

Важно

Размножаясь в благоприятной среде, они способны образовывать круглые колонии средней величины.

Патогенные организмы вида Staphylococcus aureus в отличие от Micrococcaceae в большинстве своем не строгие аэробы. Они могут развиваться в среде с доступом кислорода и существовать как аэробы, хотя при попадании в среду без воздуха способны менять тип дыхания на анаэробный. Эти организмы могут стать причиной тяжелых отравлений и способны нанести серьезный вред здоровью человека и животных.

Вызвать порчу молочных продуктов могут не только бактерии молочнокислого брожения, но и маслянокислые, которые также не относятся к аэробам. В процессе маслянокислого брожения молочные продукты приобретают неприятный вкус и запах.

Comments are now closed for this entry

Источник: http://samo-iscelenie.org.ua/index.php/pitanie-zhivymi-produktami/380-fermentatsiya/404-svojstva-mikroorganizmov/1345-polza-i-vred-molochnokislykh-bakterij-2

Процессы брожения под воздействием микроорганизмов

Важнейшими биохимическими процессами, вызываемыми микроорганизмами, являются различные виды брожения – спиртовое, молочнокислое, маслянокислое, пропионовокислое и др.

Брожение – это анаэробное разложение углеводов на конечные продукты, которые более не разлагаются. Этот процесс происходит без участия молекулярного кислорода. У различных микроорганизмов продукты брожения различны и зависят в основном от набора ферментов и условий протекания процесса.

Спиртовое брожение.

Спиртовое брожение протекает в анаэробных условиях или при ограниченном доступе воздуха. Необходимую для жизнедеятельности энергию дрожжи получают, расщепляя углеводы на спирт и СО2, т. е. в ходе самого процесса брожения. Пригодны для спиртового брожения простые сахара с 6 углеродными атомами в молекуле – гексозы.

Возбудители спиртового брожения – дрожжи семейства Сахаромицетес (сахарные грибы) и некоторые виды плесневых грибов. При наличии кислорода дрожжи ведут себя как аэробные организмы и необходимую энергию получают в результате дыхания, окисляя сахара до СО2 и воды. Спиртовое брожение лежит в основе технологии получения спирта, вина, пива, кваса и других продуктов.

В общем виде процесс спиртового брожения выражается уравнением Гей-Люссака:

С6Н12О6 (Глюкоза) -> 2СН3СН2ОН (Спирт) + 2СО2 + Энергия.

Превращение сахара в спирт в результате жизнедеятельности дрожжей является сложным ферментативным процессом. Он проходит ряд промежуточных стадий, каждая из которых вызывается особым ферментом.

Большую роль в процессе спиртового брожения играет фосфорная кислота, обеспечивающая действие механизма переноса энергии. Спиртовое брожение возникает самопроизвольно там, где есть сахарсодержащие жидкости и нет доступа воздуха.

Дрожжи практически всегда содержатся в субстрате или в окружающей среде.

Молочнокислое брожение.

Молочнокислое брожение представляет собой анаэробное превращение молочного сахара – лактозы под действием молочнокислых бактерий с образованием молочной кислоты. Этот вид брожения открыл и впервые описал Пастер. Процесс протекает по уравнению

С6Н12О6 (Лактоза) -> 2СН3СНОНСООН (Молочная кислота) + Энергия.

При этом брожении наряду с молочной кислотой образуются побочные продукты.

Совет

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

Гомоферментативные бактерии образуют при брожении только молочную кислоту как единственный продукт, гетероферментативные наряду с молочной кислотой образуют значительные количества побочных продуктов (уксусную кислоту, спирт, СО2, водород и некоторые ароматические вещества).

При молочнокислом брожении превращение сахара протекает так же, как при спиртовом брожении, до образования пировиноградной кислоты. Далее химизм этих двух типов брожения расходится. При действии гомоферментативных молочнокислых бактерий пировиноградная кислота восстанавливается в молочную кислоту:

СН3СОСООН + Н2 (Пировиноградная кислота) -> СН3СНОНСООН (Молочная кислота)

Процесс гетероферментативного молочнокислого брожения более сложен и менее изучен. Возбудители брожения – молочнокислые бактерии – анаэробные неподвижные микроорганизмы палочковидной или шарообразной формы.

Многие отличаются большой кислото- и спиртоустойчивостью. По отношению к температуре среди молочнокислых бактерий есть как мезофилы (оптимум роста 25-30 °С), так и термофилы (оптимум роста около 45 °С).

В природе молочнокислые бактерии встречаются в молоке, на различных растениях, овощах, плодах и в почве.

Молочнокислые бактерии применяют в промышленности для получения кисломолочных продуктов: простокваши, творога, сметаны, кефира, кислосливочного масла, ряженки, варенца, сыра и др. Их используют также для квашения овощей и силосования кормов.

Молочнокислое брожение происходит при приготовлении ржаного теста. Используют молочнокислые бактерии также для производства молочной кислоты, которая применяется для подкисления продуктов в консервной, кондитерской промышленности, в производстве безалкогольных напитков и др.

Обратите внимание

Попавшие извне молочнокислые бактерии и вызываемое ими самопроизвольное брожение может привести к порче ряда продуктов – закисанию вин, пива, фруктовых и ягодных соков.

Пропионовокислое брожение.

Этот вид брожения заключается в превращении сахара, молочной кислоты или солей в пропионовую и уксусную кислоты:

3С6Н12О6 (Сахар) -> 4СН3СН2СООН (Пропионовая кислота) + 2СН3СООН (Уксусная кислота) + 2СО2 + 2Н2О + Энергия;

3СН3СНОНСООН (Молочная кислота) -> 2СН3СН2СООН (Пропионовая кислота) + СН3СООН (Уксусная кислота) + СО2 + Н2О + Энергия.

Химизм пропионовокислого брожения схож с химизмом спиртового и молочнокислого: во всех случаях молочная кислота является как бы промежуточным продуктом.

Этот вид брожения вызывают пропионовокислые бактерии – короткие неподвижные бесспоровые палочки, грамположительные анаэробы. Оптимальная температура развития 30-35 °С.

Маслянокислое брожение.

Маслянокислое брожение представляет собой сложные процессы превращения сахара маслянокислыми бактериями и протекает в анаэробных условиях. Продуктами брожения являются масляная кислота, СО2 и водород:

С6Н12О6 (Сахар) -> СН3СН2СН2СООН (Масляная кислота) + 2СО2 + 2Н2 +Энергия.

В качестве побочных продуктов при брожении образуются бутиловый спирт, ацетон, этиловый спирт и уксусная кислота. Маслянокислые бактерии – подвижные, довольно крупные палочки, строгие анаэробы, образуют термоустойчивые споры. Оптимальная температура развития 30-40 °С. Бактерии чувствительны к кислой среде (оптимум рН 6,9-7,3).

Важно

Маслянокислые бактерии относятся к роду Клостридиум. Многие из них способны сбраживать не только простые сахара, но и более сложные углеводы: декстрины, крахмал, пектиновые вещества и др.

Маслянокислые бактерии широко распространены в природе. Они постоянно обитают в почве, илистых отложениях на дне водоемов, скоплениях разлагающихся растительных остатков. Встречаются маслянокислые бактерии и в различных пищевых продуктах.

Маслянокислое брожение приносит значительный ущерб народному хозяйству, вызывая гибель картофеля и овощей, вспучивание сыра, порчу консервов (бомбаж), прогоркание масла и др. Маслянокислые бактерии могут вызвать также порчу заквашенных овощей – обильное выделение газов и острый запах масляной кислоты придают продукту неприятный вкус и запах.

Маслянокислое брожение применяют для производства масляной кислоты. Сырьем служит дешевое сахаросодержащее сырье: картофель, отходы крахмало-паточного производства и др.

Ацетонобутиловое брожение.

Этот вид брожения сходен с маслянокислым, но при нем образуется значительно больше бутилового спирта и ацетона. Кроме того, в процессе ацетонобутилового брожения накапливаются этиловый спирт, масляная и уксусная кислоты, выделяются СО2 и водород. Возбудители брожения – спорообразующие подвижные палочки, анаэробы.

В промышленности для производства ацетона и бутилового спирта применяют крахмалистое сырье. Оба эти продукта брожения широко используют в химической промышленности.

Источник: http://www.comodity.ru/microbiology/activity/3.html

Что такое брожение. Какие типы брожения имеют практическое значение

Брожение — анаэробный ферментативный окислительно-воcстановительный процесс превращения органических веществ, посредством которого многие организмы получают энергию, необходимую для их жизнедеятельности.

Брожение — эволюционно более ранняя и энергетически менее рациональная форма получения энергии из питательных веществ по сравнению с кислородным дыханием. К брожению способны бактерии, многие микроскопические грибы и простейшие.

Брожение также может наблюдаться в клетках растений и животных в условиях дефицита кислорода.

Сбраживанию подвергаются различные вещества. Это углеводы, органические кислоты, спирты, аминокислоты и другие вещества.

Совет

Продуктами брожения являются различные органические кислоты (молочная, масляная, уксусная, муравьиная), спирты (этиловый, бутиловый, амиловый), ацетон, а также углекислый газ и вода.

Широкое распространение в природе имеет брожение молочнокислое, маслянокислое, уксуснокислое, спиртовое и др.

В основе молочнокислого брожения лежит гликолиз, т. е. ферментативное расщепление глюкозы:

С6Н12O6 + 2АДФ + 2Н3РO4 + 2НАД ∙ Н2 → 2СН3СОСООН + 2АТФ + 2НАД ∙ Н + Н+.

При этом образуются пировиноградная кислота, атомы водорода в форме НАД ∙ Н + Н+ и две молекулы АТФ. Далее происходит восстановление пировиноградной кислоты атомами водорода, связанными с НАД, и образуется молочная кислота. Суммарно процесс молочнокислого брожения можно выразить следующим уравнением:

С6Н12O6 + 2Н3РO4 + 2АДФ → 2СН3СНОНСООН + 2АТФ + 2Н2O.

Процесс молочнокислого брожения осуществляют молочнокислые бактерии (кокки из родов Streptococcus, Pediococcus, длинные и короткие палочки из рода Lactobacillus). Образование молочной кислоты по типу молочнокислого брожения осуществляется также в животных клетках в условиях дефицита кислорода.

(Молочная кислота, образованная в животных клетках, постепенно с током крови выводится из них и поступает в печень. В присутствии кислорода в клетках печени она превращается в пировиноградную кислоту.

Последняя далее может поступать в цикл Кребса либо превращаться в глюкозу, которая хранится в клетках печени и мышц в форме гликогена; указанные превращения требуют дополнительных затрат энергии.)

Процесс спиртового брожения, который осуществляют дрожжи, идет аналогично молочнокислому брожению, но последние реакции приводят к образованию этилового спирта. Сначала пировиноградная кислота декарбоксилируется до уксусного альдегида:

СН3СОСООН → СН3СОН + СO2.

Образовавшийся уксусный альдегид восстанавливается до этилового спирта:

CH3COH + НАД ∙ Н + Н+ → СН3СН2ОН + НАД+.

Процесс спиртового брожения суммарно можно выразить следующим уравнением:

C6H12O6 + 2H3PO4 ∙ 2АДФ2 → 2СН3СН2ОН + 2АТФ + 2Н2O + 2СО2.

Спиртовое брожение, кроме дрожжей, осуществляют некоторые анаэробные бактерии. Этот тип брожения наблюдается и в растительных клетках в отсутствие кислорода.

Обратите внимание

Процесс брожения находит большое практическое применение. Молочнокислое брожение используется для получения различных кисломолочных продуктов, при солении и квашении овощей, силосовании кормов и т. д. Кефир — продукт совместной деятельности молочнокислых бактерий и дрожжей.

Известно много национальных кисломолочных продуктов (кумыс, йогурт и др.), для приготовления которых используют кобылье, верблюжье, овечье, козье молоко, а в качестве закваски — естественно возникшие и сохраняемые комплексы молочнокислых бактерий и дрожжей.

Молочнокислые бактерии играют также большую роль в процессе приготовления, сыров. Первый этап производства сыров (створаживание белков молока) осуществляется молочнокислыми бактериями.

После молочнокислого брожения, когда лактоза превращена в молочную кислоту, начинают размножаться пропионовые бактерии, которые сбраживают молочную кислоту с образованием уксусной и пропионовой кислот. Эти кислоты придают сырам специфический острый вкус.

Скисание сливок, необходимое для получения сливочного масла, также вызывают бактерии рода Streptococcus. Помимо молочной кислоты некоторые из них образуют ацетоны и диацетил, придающие сливочному маслу характерный запах и вкус. Субстратом при этом служит лимонная кислота, содержание которой в молоке достигает 1 г/л.

Некоторые молочнокислые бактерии, сбраживающие мальтозу, участвуют в квашении овощей. В мелко нарезанные овощи добавляют 2-3% поваренной соли и создают условия, исключающие свободный доступ кислорода. Начинается спонтанное молочнокислое брожение. Аналогичный процесс протекает при силосовании кормов.

Читайте также:  Как бороться с фузобактериями – основными источниками гнойных инфекций

Спиртовое брожение лежит в основе получения различных спиртов, в том числе этилового, а также вин и пива.

Сырьем для производства этилового спирта с использованием дрожжей, осуществляющих спиртовое брожение, служат углеводы растительного происхождения (картофеля, злаков), отходы пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности, различные сельскохозяйственные отходы, а также продукты гидролиза древесины.

Важно

Сбраживание дрожжами виноградного сока лежит в основе виноделия, сбраживание пивного сусла, приготовленного из проросших семян ячменя, специальными пивными дрожжами — в основе пивоварения.

Источник: https://jbio.ru/chto-takoe-brozhenie-kakie-tipy-brozheniya-imeyut-prakticheskoe-znachenie

Молочнокислые бактерии: виды, классификация, значение :

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

Характеристика бактерий

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

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

Первые два рода наиболее значимы для человека и его хозяйственной деятельности.

Несмотря на близкое родство, представителей отряда Lactobacillales наподобие пневмонийных стрептококков обычно не относят к группе молочнокислых бактерий.

А полезные бифидобактерии или микробы из рода Bacillus, являющиеся спорообразующими аэробами, иногда причисляют к группе лактобактерий из-за сходства в углеводном обмене и их роли в пищевой промышленности.

Классификация

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

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

Классификация по форме затруднена, поскольку молочнокислые бактерии относятся к группе изменчивых микроорганизмов. Форма микробной клетки зависит от возраста бактерии, химической среды и условий обитания.

Для определения вида лактобактериям создают конкретные условия, используют стандартную среду и проводят исследование культуры в определенном возрасте.

Также оценивают тип сбраживания углеводов, потребность в источниках питания, оптическое вращение молекулы молочной кислоты.

Стрептококки

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

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

Лактобациллы

В молочной промышленности лактобациллами называют молочнокислые палочки. Они сквашивают молоко намного быстрее, чем кокковые формы, достигая более низких значений рН (около 3,5).

Оптимальное развитие лактобациллы показывают в условиях кислой среды с пониженным содержанием кислорода.

В природе эти бактерии обитают на поверхности растений, выделяются из слюны и пищеварительного тракта человека и животных.

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

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

Основные свойства

Кокковые формы лактобацилл имеют диаметр 0,6 – 1,1 мкм. В культуре кокки расположены одиночно, сдвоенно или цепочками различной длины.

Палочки очень вариабельны по форме: от шаровидных до нитевидных форм длиной от 0,7 до 8,0 мкм, одиночные или в цепочках. На морфологию клеток значительно влияет химический состав среды обитания.

Молочнокислые бактерии, фото которых представлено ниже, выделены из йогуртовой закваски.

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

Где обитают молочнокислые бактерии

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

Источники питания для лактобактерий – это моно- и дисахариды. Некоторые разновидности сбраживают полисахариды, например, декстрозу.

Также в качестве источника энергии эти микроорганизмы при определенных условиях используют органические кислоты: яблочную, уксусную, пировиноградную, муравьиную, фумаровую и лимонную.

При отсутствии углеродсодержащих субстратов для питания могут перерабатывать аминокислоты.

Молочнокислые бактерии не способны к синтезу органического азота, поэтому требовательны к его содержанию в питательной среде.

Совет

Также нуждаются они в витаминах, особенно в пуриновых основаниях: биотине, тиамине, пантотеновой, фолиевой кислотах. Все формы лактобацилл устойчивы к повышенной концентрации спирта.

При этом они медленнее размножаются, но дольше живут. Так, в осветленных винах молочнокислые бактерии сохраняются до 7 месяцев.

Микроб является мезофильным, реже термофильным. Оптимальная температура для жизнедеятельности составляет + 25 °С… + 30 °С.

При + 15 °С брожение значительно замедляется, а при + 45 °С лактобациллы перестают размножаться. Среда обитания молочнокислых бактерий может быть как кислородной, так и без доступа воздуха.

Кислород им не нужен, в большинстве случаев он угнетает развитие микробов и препятствует нормальному процессу брожения.

Молочнокислое брожение

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

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

Обратите внимание

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

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

Пищевая промышленность и лактобактерии

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

Для получения молочнокислых продуктов стерилизованное молоко или сливки сквашивают путем внесения чистых культур. Они носят название «стартовых заквасок». В зависимости от типа закваски получают разные продукты.

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

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

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

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

При производстве вин широко применяют три рода лактобактерий: Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc. В основном это гетероферментативные кокки, обеспечивающие брожение по яблочно-молочному типу в высококислотных винах.

При этом они сбраживают яблочную кислоту и не затрагивают другие химические компоненты вина. Лактобактерии могут испортить напиток, вызвав молочнокислое брожение.

Важно

В результате появляются такие пороки вина, как прогоркание, ожирение, разложение винной кислоты.

В хлебе обнаруживают около 70 вкусовых и ароматических веществ, среди них 28 кислот, 11 спиртов, 28 карбонильных соединений, 6 эфиров, метилмеркаптан и аммиак. Молочнокислые бактерии принимают участие в образовании большинства из них. Наибольшее значение лактобациллы имеют для производства ржаного хлеба.

Закваска придает тесту упругость, разрыхляет его и способствует подъему. Кислотность теста – важный показатель качества. При производстве пшеничного хлеба лактобактерии играют незначительную роль, в основном процесс зависит от дрожжевых культур. Основными составляющими молочнокислых заквасок для подготовки теста являются L. brevis, L.

plantarum и L. fermenti.

  • Консервирование мяса и рыбы.

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

  • Биологическое консервирование овощей и фруктов.

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

Квашеная капуста и огурцы, моченые яблоки, помидоры и арбузы – вот пример простых заготовок на зиму. Так, в порезанной и хорошо утрамбованной капусте с небольшим добавлением соли начинается спонтанный процесс брожения, в котором принимают участие сначала Leuconostoc, а позднее L. plantarum.

Роль в сельском хозяйстве

Силосование корма – это лучший способ заготовки и сохранения зеленой массы. Для создания необходимых условий исходное сырье (траву, зеленую массу кукурузы, ботву) укладывают в специальные силосные ямы, тщательно утрамбовывают и накрывают слоем земли.

При этом создаются условия, в которых основная часть микробов погибает, а молочнокислые бактерии перерабатывают углеводы растений до тех пор, пока концентрация молочной кислоты не составит 60 % и более, а кислотность силоса не достигнет рН 4.5. Кроме молочной, в силосе накапливается и уксусная кислота.

Для завершения процесса требуется около одного месяца.

Микрофлора в кишечнике человека

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

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

Кроме того, лактобактерии обладают способностью противостоять различным патогенным микробам.

За счет выработки биологически активных веществ (органические кислоты, перекись водорода, антибиотики и бактериоцины) происходит вытеснение опасных для деятельности кишечника микроорганизмов.

Если в содержимом химуса молочнокислые бактерии снижены по количеству, то их место занимает условно-патогенная микрофлора. На основе выделенных из кишечника человека и животных штаммов разработаны лекарства, улучшающие состояние больного при многих инфекциях.

Что такое пробиотики

Еще в начале XX века знаменитый русский ученый Илья Ильич Мечников провел ряд экспериментов по восстановлению микрофлоры кишечного тракта человека с помощью культуры молочнокислой палочки L.

bulgaricus.

В результате исследований Мечников разработал первый пробиотик – «мечниковскую простоквашу», которую в течение многих лет употреблял сам, назначал пациентам и рекомендовал пить всем знакомым.

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

  • При синдроме раздраженного кишечника регулярный прием молочнокислых культур избавляет от запоров и уменьшает время прохождения пищи по кишечнику.
  • Лактобактерии обладают иммуностимулирующим действием. Они способствуют выработке в кишечнике антител, цитокинов, интерферона и повышают активность фагоцитов.
  • Через регуляцию иммунного ответа снижают интенсивность аллергических реакций, в том числе на антибиотики.
  • Профилактируют возникновение респираторных заболеваний и диарей вирусного происхождения в зимние месяцы.
  • Снижают уровень «вредного» холестерина в крови, улучшают метаболизм в печени.

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

Источник: https://www.syl.ru/article/170527/new_molochnokislyie-bakterii-vidyi-klassifikatsiya-znachenie

Ссылка на основную публикацию