Молочнокислое брожение. Теоретический материал

1. Молочнокислое брожение

процесс анаэробного окисления
углеводов, конечным продуктом
при котором выступает молочная
кислота. Название получило по
характеру продукта – молочной
кислоте.

2.

Луи Пастер
В 1857 г. Луи Пастер обнаружил в
кислом
молоке
микроорганизмы,
морфологически
отличные
от
дрожжевых клеток.

3.

Джозеф Листер
Чистая культура молочнокислых бактерий,
названная
Streptococcus
lactis,
была
выделена лишь спустя 20 лет, в 1877 г.,
Листером.

4. Распространение молочнокислых бактерий

• можно выделить из разнообразных
пищевых продуктов, особенно
молочных;
• обнаружить на поверхности овощей и
фруктов;
• встречаются в воздухе, в почве, на
кожных покровах и в кишечнике
человека и животных.

5. Химизм молочнокислого брожения

По характеру возбуждаемых
биохимических реакций молочнокислые
бактерии делятся на две группы: типичные
(гомо-ферментативные) и нетипичные
(гетеро-ферментативные).

6. Гомоферментативные молочнокислые бактерии

• молочнокислые стрептококки:
Streptococcus lactis, Streptococcus
cremoris, Streptococcus thermophilus,
• молочнокислые палочки: Lactobacillus
delbrueckii, Lactobacillus acidophilus,
Lactobacilus bulgaricus, Lactobacillus
ptantarum.

7.

Streptococcus lactis
Lactobacillus delbrueckii

8. Процесс гомоферментативного молочнокислого брожения

C6H12O6 = CH3CHOHCOOH
глюкоза
молочная кислота

9. Гетероферментативные молочнокислые бактерии:

бактерии рода Streptococcus:
Streptococcus diacetilactis,
Streptococcus acetoinicus; бактерии
рода Lactobacillus: Lactobacillus
brevis, Lactobacillus helveticus, а
также бактерии рода Leuconostoc:
Leuconostoc mesenteroides,
Leuconostoc cremoris.

10.

Lactobacillus brevis
Leuconostoc mesenteroides

11. Гетероферментативное молочнокислое брожения схематическое уравнение:

C6H12O6=CH3CHOHCOOH+CH3COOH+
Глюкоза
Молочная кислота
Уксусная кислота
C2H5OH + COOHCH2CH2COOH+CO2 +H2
Этиловый спирт
Янтарная кислота
молочной кислоты может накопиться до 40% от количества
сброженного сахара, янтарной кислоты - около 20%, этилового
спирта и уксусной кислоты примерно поровну - по 10%, газов около 20%.

12. Общая характеристика молочнокислых бактерий

Молочнокислые бактерии отнесены к роду
лактобактерий (Lactobacterium), так как это
неспорообразующие палочки и кокки. В
основном это неподвижные
грамположительные формы. Большинство
молочнокислых бактерий факультативные анаэробы, однако все же
лучше всего они развиваются без доступа
кислорода.

13. Молочнокислый стрептококк (Streptococcus lactis)

Это небольшая, очень короткая
палочка (1-1,5 х 0,5-1,0 мкм),
вызывающая
естественное
скисание молока. При росте на
агаре образует мелкие (точечные)
колонии с ровными гладкими
краями. Факультативный анаэроб,
хорошо
сбраживает
глюкозу,
мальтозу, лактозу, образуя в среде
до 0,8-1% молочной кислоты. При
оптимальной
температуре
вызывает свертывание молока за
10-12 ч. Источником азота для
молочнокислого
стрептококка
является пептон.

14.

Streptococcus lactis широко используется в
молочной промышленности для получения
разнообразных кисломолочных продуктов творога, сметаны, простокваши,
кислосливочного масла и пр.

15. Сливочный стрептококк (Streptococcus cremoris)

Особый
вид
молочнокислого
стрептококка,
образующий
длинные цепочки. Клетки его
сферической формы размером
0,6-0,7 мкм. Развивается при
температурах несколько более
низких, чем Streptococcus lactis:
оптимум 25-30 °С, максимум 35-38
°С. Сбраживает глюкозу и лактозу.
Сливочный стрептококк несколько
более
слабый
кислотообразователь
и
дает
продукты с более мягким вкусом.
Применяется в заквасках вместе с
молочнокислым
стрептококком.
Казеин и желатину этот микроб
гидролизует слабо.

16. Болгарская палочка (Lactobacterium bulgaricum)

Выделена И. И. Мечниковым из
болгарской простокваши. Это
длинная неподвижная палочка (520 мкм). Сбраживает глюкозу и
лактозу.
Оптимальная
температура развития 40-45 °С,
минимальная 20 °С. Сильный
кислотообразователь,
может
накапливать в молоке до 3,7%
молочной кислоты. При развитии
на агаре с молочной сывороткой
образует колонии, напоминающие
спутанные волокна ваты.

17. Ацидофильная палочка (Lactobacterium acidophilum)

Микроб выделен из кишечника
грудных детей и молодняка
животных (телят). Это длинная
палочка
(4-5
мкм),
сбраживающая
глюкозу,
мальтозу, сахарозу, лактозу.
Довольно термофильна: оптимум
развития ее 40 °С, минимум 20
°С. Способна накапливать до
2,2%
молочной
кислоты.
Используется при изготовлении
ацидофильного
молока
и
ацидофильной простокваши.

18. Сырная палочка (Lactobacterium casei)

Сырная
палочка
представляет
собой небольшую (2-6 х 0,7-0,9
мкм) палочку. В культурах она
чаще встречается в виде более или
менее длинных цепочек с ясно
выраженной зернистостью клеток.
Хорошо
сбраживает
глюкозу,
лактозу, мальтозу. Сырная палочка
весьма
кислотоустойчива.
Кардинальные
температурные
точки ее развития: минимум 22 С,
оптимум 30 35 °С, максимум 55 °С.
Темп развития этой молочнокислой
бактерии довольно медленный она вызывает сквашивание молока
лишь на 3-5-е сутки.

19.

Палочка
легко
расщепляет
казеин
до
аминокислот.Этот процесс весьма важен в технологии
изготовления сыров, поэтому эта бактерия находит
широкое применение в сыроделии.

20. Дельбрюковская палочка (Lactobacterium delbriickii - Thermobacterium cereale)

Дельбрюковская палочка
(Lactobacterium delbriickii Thermobacterium cereale)
злаковая термофильная бактерия,
часто встречается на зернах
ячменя. Это тонкая палочка (2-7 х
0,4-0,8 мкм), способная при своем
развитии
в
субстратах
образовывать длинные нити - от
100
до
1000
мкм.
Ее
температурный оптимум 45-50 °С,
минимум 18 °С, максимум 55 °С.
Дельбрюковская палочка в отличие
от других молочнокислых бактерий
не сбраживает лактозу, поэтому в
молочном
деле
она
не
используется.

21.

Но так как она энергично сбраживает глюкозу,
сахарозу и мальтозу, то ее техническое значение
очень
велико.
Дельбрюковскую
палочку
используют при получении молочной кислоты
биологическим
путем.
Ее
используют
в
текстильном производстве при специальном
крашении, в кожевенном деле, в бродильных
производствах
(добавляется
для
предотвращения
заражения
посторонними
бактериями), а также в фармакологии.

22. Огуречная палочка (Lactobacterium cucumeris fermentati)

Это неподвижные грамположительные
одиночные палочки, иногда соединенные
попарно или цепочками. Больше всего
цепочек образуется во время брожения.
Клетки небольшие (3-8 х 0,3-1,0 мкм) с
закругленными концами. При росте на
сусловом агаре образует мелкие колонии,
желатину не разжижает. Из углеводов
сбраживает глюкозу, лактозу, мальтозу,
сахарозу, раффинозу и маннит (без
образования
газов).
Максимальное
накопление молочной кислоты в субстрате
не превышает 0,9-1,2%.

23.

Обнаруживается
при
сквашивании
капусты,
томатов,
огурцов,
ягод,
различных фруктов, принимает участие
при силосовании кормов. Огуречная
палочка способна сбраживать пентозы,
поэтому ее, как уже указывалось, всегда
можно обнаружить и в силосе. Бактерия
Lactobacterium plantarum, считающаяся
основным возбудителем брожения при
силосовании
кормов,
по-видимому,
является
разновидностью
огуречной
палочки.

24. Нетипичные молочнокислые бактерии

25. Капустная палочка (Lactobacterium brassicae fermentatae)

Является возбудителем молочнокислого брожения при квашении
капусты. Морфологически она очень сходна с огуречной палочкой,
только несколько крупнее ее. Располагаются клетки капустной
палочки в одиночку, парами и короткими цепочками, часто
образуют длинные нити. Концы палочек закруглены; колонии
капустной палочки, возникающие при развитии ее на сусловом
агаре, очень похожи на колонии огуречной палочки. При
сбраживании сахаров капустная палочка образует молочную и
уксусную кислоты, этиловый спирт (до 2,4%) и CO2. Сахарозу
сбраживает энергичнее, чем лактозу. Молочной кислоты в
рассолах может накапливаться до 1,2%. Одновременна с
указанными продуктами капустная палочка при брожении
способна образовывать и ароматические вещества, придающие
сквашиваемому продукту приятный вкус и аромат.

26. Lactobacterium lycopersici

Порчу томатов и томатного сока возбуждает еще одна
бактерия. Это - грамотрицательная газообразующая
палочка. Клетки ее располагаются одиночно, парами и в
виде цепочек. Интересно то, что Lactobacterium lycopersici
способна развиваться как в аэробных, так и в
факультативноанаэробных и даже анаэробных условиях.
Плоды томатов Lactobacterium lycopersici поражает во
время их роста, возбуждая вершинную гниль. Порчу
цельноконсервированных томатов и томатного сока
вызывает в том случае, если во время стерилизации был
нарушен температурный режим. В консервах в этом случае
сохраняются жизнеспособные клетки, сбраживающие
углеводы и органические кислоты томатного сока. При этом
образуется спирт, уксусная и молочная кислоты и CO2. В
аэробных условиях Lactobacterium lycopersici способна
развиваться и за счет других органических веществ.

27. Escherichia coli и микроорганизм Escherichia coli aёrogenes

Гетероферментативное молочнокислое брожение
способна возбуждать и кишечная палочка Escherichia coli и
очень близкий к ней микроб Escherichia coli aёrogenes (или
Aёrobacter aёrogenes). Общий характер брожения,
возбуждаемого кишечной палочкой, можно выразить
уравнением
2C6H12O6 + H2O = C2H5OH+ CH3COOH+
лактоза
спирт уксусная кислота
2CH3CHOHCOOH+2CO2 + H2 +энергия
молочная кислота
Как возбудитель гетероферментативного молочнокислого
брожения кишечная палочка может вызвать порчу пищевых
продуктов (например, вспучивание сыров и пр.).

28. Вывод

Свойства микроорганизмов молочнокислого брожения
чрезвычайно разнообразны. С результатами их
жизнедеятельности мы постоянно встречаемся в
практической жизни.
Благодаря деятельности микроорганизмов получают:
• кисломолочные продукты (простоквашу, сметану,
творог, кефир, сыры, кумыс);
• сливочное масло;
• хлебный квас;
• кислое хлебное тесто;
• квашеные овощи (капусту, огурцы и пр.), моченые
яблоки;
• силосование кормов - все это процессы, связанные с
биохимической деятельностью молочнокислых
бактерий.

29.

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).