Bakterie kwasu mlekowego: gatunek, klasyfikacja, wartość

Bakterie kwasu mlekowego są znane ze swojej zdolności do przekształcania cukru w ​​kwas mlekowy. Proces ten od dawna jest używany przez ludzi do zachowania żywności, przygotowania paszy, wytwarzania różnych produktów mlecznych, wina.

Charakterystyka bakterii

Bakterie kwasu mlekowego są beztlenowcami Gram-dodatnimi. Oznacza to, że w procesach utleniania i metabolizm nie potrzebują tlenu. Bakterie kwasu mlekowego należą do grupy (rodziny) Lactobacillaceae, która obejmuje:

• podrodzina Lactobacilleae (w tym rodzaj Lactobacillus);
• podrodzina Streptococceae (obejmuje rodzaje Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus).

Pierwsze dwa typy są najbardziej znaczące dla osoby i jego działalności gospodarczej. Pomimo bliskiego związku, przedstawiciele rzędu Lactobacillales, jak paciorkowce zapalenia płuc, zwykle nie są przypisani do grupy bakterii kwasu mlekowego. A użyteczne bifidobakterie lub drobnoustroje z rodzaju Bacillus, które są aerobami tworzącymi przetrwalniki, są czasami określane jako grupa Lactobacillus ze względu na podobieństwo metabolizmu węglowodanów i ich rolę w przemyśle spożywczym.

Klasyfikacja

Klasyfikacja bakterii kwasu mlekowego nie jest wystarczająco rozwinięta. Z uwagi na charakter uwolnionych produktów fermentacji są one podzielone na dwie grupy.

• Homofermentatywny . W wyniku fermentacji węglowodanów uwalniany jest głównie kwas mlekowy. W małych ilościach procesowi towarzyszy kwas bursztynowy i fumarowy, dwutlenek węgla i etanol.
• Heterofermentacyjny tworzy również kwas mlekowy w wyniku rozkładu węglowodanów. Wraz z tym około połowa cukrów, których używają do produkcji kwasu octowego, dwutlenku węgla i etanolu.

Klasyfikacja przez formę jest trudna, ponieważ bakterie kwasu mlekowego należą do grupy zmiennych drobnoustrojów. Kształt komórki mikrobiologicznej zależy od wieku bakterii, środowiska chemicznego i warunków siedliskowych. Aby określić rodzaj pałeczek kwasu mlekowego, stworzyć specyficzne warunki, użyć standardowego środowiska i przeprowadzić badanie kultury w pewnym wieku. Oceń także rodzaj fermentacji węglowodanów, zapotrzebowanie na źródła pożywienia, skręcalność optyczną cząsteczki kwasu mlekowego.

Streptococcus

Gatunki z rodzaju fermentacji Streptococcus są homofermentacyjne. Podczas fermentacji ponad 90% pierwotnych cukrów zamieniają się w kwas mlekowy i tylko niewielką ich ilość - w kwas octowy i alkohol. Najsłynniejszymi przedstawicielami są kultury:

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

Lactobacilli

W przemyśle mleczarskim, pałeczki kwasu mlekowego są nazywane pałeczkami kwasu mlekowego. Fermentują one mleko znacznie szybciej niż formy kokosowe, osiągając niższe wartości pH (około 3,5). Optymalny rozwój bakterii Lactobacillus wykazuje się w warunkach kwasowych o niskiej zawartości tlenu. W naturze bakterie te żyją na powierzchni roślin, wyróżniają się ze śliny i przewodu pokarmowego ludzi i zwierząt.

Należy zauważyć, że mleko sterylizowane nie zawiera pałeczek kwasu mlekowego - pochodzą one z otoczenia zewnętrznego. Lactobacilli wytrzymują krótką pasteryzację, ale umierają w wysokich temperaturach sterylizacji. Dlatego w mleku pasteryzowanym bakterie kwasu mlekowego są znacznie zredukowane, ale nadal obecne. Najpopularniejszymi przedstawicielami rodzaju Lactobacterium są:

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

Podstawowe właściwości

Cocall formy lactobacilli mają średnicę 0,6 - 1,1 mikronów. W kulturze, cocci są rozmieszczone pojedynczo, podwójnie lub w łańcuchach o różnej długości. Pręty mają bardzo zmienny kształt: od postaci sferycznych do nitkowatych od 0,7 do 8,0 mikronów długości, pojedynczo lub w łańcuchach. Na morfologię komórek istotny wpływ ma skład chemiczny środowiska. Bakterie kwasu mlekowego, których zdjęcie przedstawiono poniżej, są izolowane z kultury starterowej jogurtu.

Lactobacillus reprodukuje się głównie w podziale, opisano przypadki ligacji i rozmnażania komórek za pomocą gonidium. Udowodniono obecność filtrowalnych form i procesu sporulacji.

Gdzie żyją bakterie kwasu mlekowego

Lactobacilli nie mogą niezależnie syntetyzować aminokwasów i niektórych witamin. Z tego powodu nie istnieją one ani w glebie, ani w wodzie. W warunkach naturalnych są one odizolowane od zawartości. ludzkie jelita i zwierzęta, z powierzchni roślin. Optymalnym środowiskiem dla życia bakterii kwasu mlekowego jest mleko i produkty mleczne.

Źródłem pokarmu dla pałeczek kwasu mlekowego są mono- i disacharydy. Niektóre gatunki fermentują polisacharydy, takie jak dekstroza. Ponadto, jako źródło energii, te mikroorganizmy, w pewnych warunkach, wykorzystują organiczne kwasy: jabłkowy, kwas octowy, pirogronowy, mrówkowy, fumarowy i cytrynowy. W przypadku braku substratów zawierających węgiel do odżywiania można przetwarzać aminokwasy.

Bakterie kwasu mlekowego nie są zdolne do syntezy azotu organicznego, dlatego wymagają jego zawartości w pożywce. Potrzebują również witamin, zwłaszcza w bazach purynowych: biotyna, tiamina, pantoten, kwasy foliowe. Wszystkie formy pałeczek kwasu mlekowego są odporne na podwyższone stężenia alkoholu. Jednocześnie rozmnażają się wolniej, ale żyją dłużej. Tak więc, w klarownych winach, bakterie kwasu mlekowego utrzymują się przez okres do 7 miesięcy.

Mikrob jest mezofilny, rzadziej termofilny. Optymalna temperatura dla aktywności życiowej wynosi + 25 ° С ... + 30 ° С. W temperaturze + 15 ° C fermentacja ulega znacznemu spowolnieniu, aw temperaturze + 45 ° C pałeczki kwasu mlekowego przestają się namnażać. Środowisko bakterii kwasu mlekowego może być zarówno tlenem, jak i bez dostępu do powietrza. Nie potrzebują tlenu, w większości przypadków hamują rozwój drobnoustrojów i zakłócają normalny proces fermentacji.

Fermentacja mlekowa

Fermentacja mlekowa to proces beztlenowego utleniania węglowodanów, który wytwarza kwas mlekowy. W wyniku fermentacji kwasu mlekowego, bakterie otrzymują energię, która jest realizowana dla wzrostu i rozmnażania w warunkach beztlenowych. Podczas gdy pałeczki kwasu mlekowego zmniejszają pH do wartości poniżej 5, hamując wzrost innych mikroorganizmów.

Fermentacja heterofermentacyjna jest bardziej skomplikowanym procesem. W zależności od warunków i kultury drobnoustrojów powstają różne kombinacje kwasu mlekowego i octowego z węglowodanów z uwalnianiem dwutlenku węgla i etanolu.

Fermentacja mlekowa w czystej postaci jest wykorzystywana w przemyśle chemicznym do produkcji kwasu mlekowego. Jest szeroko stosowany do skóry, w przemyśle farbiarskim, w przemyśle farmaceutycznym, do produkcji tworzyw sztucznych i detergentów do prania. W przemyśle spożywczym kwas mlekowy jest niezbędny do produkcji słodyczy i napojów bezalkoholowych.

Fermentacja mlekowa nie zawsze jest korzystna dla ludzkiej aktywności. Spontaniczny proces, zaczynający się w mleku, wino bezalkoholowe napoje, prowadzi do psucia się żywności. Organoleptycznie wyraża się to w kwasowaniu, zmętnieniu i szlamowaniu podłoża.

Żywność i Lactobacillus

Bakterie kwasu mlekowego są szeroko stosowane do produkcji i konserwacji różnych produktów. Ich wartość jest szczególnie dobra w branży mleczarskiej.

• Przemysł mleczarski.

Aby uzyskać produkty kwasu mlekowego, sterylizowane mleko lub śmietana jest fermentowana przez dodanie czystych kultur. Nazywają się "starter startowy". W zależności od rodzaju rozrusznika uzyskuje się różne produkty.

Do produkcji kultur kefiru i kumysu, które oprócz kwasu mlekowego zapewniają fermentację alkoholową. Zakwas przygotowywany jest na bazie ziaren kefiru, które są źródłem ogromnej społeczności mikroorganizmów, które nie zostały jeszcze w pełni przebadane (pałeczki kwasu mlekowego i streptokoki, mikrokoki i drożdże).

W procesie wytwarzania sera bakterie kwasu mlekowego działają w pierwszym etapie, zapewniając fałdowanie kazeiny, a następnie są zastępowane przez mikroorganizmy kwasu propionowego.

Aby otrzymać śmietanę z kwaśnego mleka, wyrób Str. lactis, str. cremoris i Leuconostoc cremoris. Po dodaniu do homogenizowanego mleka L. bulgaricus i Str. thermophilus dostać jogurt.

W produkcji sera i serów z niemieckiej grupy, fermenty zawierające str. lactis lub L. bulgaricus i Str. thermophilus. Oraz do produkcji twardych serów na etapie dojrzewania przy użyciu kultur L. casei i Str. lactis.

• Produkcja wina.

W produkcji wina są szeroko stosowane trzy rodzaje pałeczek kwasu mlekowego: Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc. Są to głównie koktaili heterofermentacyjne, które zapewniają fermentację malolaktyczną w winach o wysokiej kwasowości. Jednakże fermentują one kwas jabłkowy i nie wpływają na inne składniki chemiczne wina. Lactobacilli mogą zepsuć napój, powodując fermentację mlekową. W rezultacie pojawiają się takie wady, jak jełczenie, otyłość, rozkład kwasu winowego.

• Piekarnia.

W chlebie znajduje się około 70 aromatów i substancji aromatycznych, w tym 28 kwasów, 11 alkoholi, 28 związków karbonylowych, 6 eterów, merkaptanu metylu i amoniaku. Bakterie kwasu mlekowego biorą udział w powstawaniu większości z nich. Lactobacilli mają największą wartość do produkcji chleba żytniego. Zakwas daje elastyczność ciasta, rozluźnia go i ułatwia podnoszenie. Kwasowość testu jest ważnym wskaźnikiem jakości. W produkcji chleba pszennego, pałeczki kwasu mlekowego odgrywają niewielką rolę, głównie proces zależy od kultur drożdży. Głównymi składnikami zaczynu mlekowego do przygotowania ciasta są L. brevis, L. plantarum i L. fermenti.

• Konserwowanie mięsa i ryb.

Bakterie kwasu mlekowego są stosowane do produkcji salami i kiełbas, innych kiełbas, w dojrzewaniu ryb o słabym soleniu. Kwas mlekowy przyspiesza proces puszkowania i nadaje produktom cenny smak.

• Biologiczna ochrona warzyw i owoców.

Preparaty przeprowadza się na tej samej zasadzie, co paszę z kiszonki. Węglowodany roślin pod wpływem bakterii kwasu mlekowego przekształcają się w kwas mlekowy i octowy, które są doskonałymi konserwantami.

Kiszona kapusta i ogórki, marynowane jabłka, Pomidory i arbuzy - oto przykład prostych przygotowań na zimę. W ten sposób rozpoczyna się spontaniczny proces fermentacji w posiekanej i dobrze zagęszczonej kapusty z niewielkim dodatkiem soli, w której bierze udział najpierw Leuconostoc, a później L. plantarum.

Rola w rolnictwie

Karmienie paszy jest najlepszym sposobem na zbiory i zachowanie zielonej masy. Aby stworzyć niezbędne warunki, początkowe surowce (trawa, zielona masa kukurydzy, blaty) są umieszczane w specjalnych silosach, starannie ułożone i pokryte warstwą ziemi. Stwarza to warunki, w których większość bakterii umiera, a bakterie kwasu mlekowego przetwarzają węglowodany roślin, aż stężenie kwasu mlekowego wynosi 60% lub więcej, a kwasowość kiszonki osiąga pH 4,5. Oprócz kwasu mlekowego w silosie gromadzi się również kwas octowy. Zakończenie procesu zajmuje około miesiąca.

Mikroflora w ludzkim jelicie

Ludzki przewód jelitowy jest zamieszkany przez wiele mikroorganizmów kwasu mlekowego, zwanych lakto i bifidobakteriami. Produkt ich metabolizmu - kwas mlekowy - ma wiele pozytywnych momentów.

• Stymuluje ruchliwość jelit.
• Zmniejsza tworzenie gazu.
• Pobudza wydzielanie soków trawiennych.
• Poprawia wchłanianie wapnia, fosforu i żelaza.

Ponadto, pałeczki kwasu mlekowego mają zdolność do opierania się różnym chorobotwórczym drobnoustrojom. Ze względu na wytwarzanie substancji biologicznie czynnych (kwasy organiczne, nadtlenek wodoru, antybiotyki i bakteriocyny), mikroorganizmy niebezpieczne dla aktywności jelitowej są przemieszczane. Jeśli w zawartości chimu bakterie kwasu mlekowego są zmniejszone w ilości, wówczas ich miejsce zajmuje warunkowo patogenna mikroflora. Na podstawie szczepów izolowanych z jelit człowieka i zwierząt opracowano leki poprawiające stan pacjenta w wielu zakażeniach.

Co to jest probiotyki?

Na początku XX wieku słynny rosyjski naukowiec Ilya Iljicz Miecznikow przeprowadził serię eksperymentów mających na celu przywrócenie mikroflory ludzkiego przewodu pokarmowego przy użyciu kultury Lactobacillus L. bulgaricus . W wyniku badań Miecznikow opracował pierwszy probiotyk "jogurt Miecznikowa", którego sam używał przez wiele lat, przepisał pacjentom i zalecał picie wszystkim swoim przyjaciołom.

Obecnie probiotyki - klasa leków mających na celu przywrócenie naturalnego środowiska organizmu. Długoterminowe badania wykazały skuteczność probiotyków (w tym bakterii mlekowych) w różnych przypadkach klinicznych.

• W zespole jelita drażliwego regularne przyjmowanie kultur kwasu mlekowego eliminuje zaparcia i skraca czas przejścia pokarmu przez jelita.
• Lactobacilli mają działanie immunostymulujące. Promują produkcję przeciwciał, cytokin, interferonu w jelicie i zwiększają aktywność fagocytów.
• Poprzez regulację odpowiedzi immunologicznej zmniejsza się intensywność reakcji alergicznych, w tym antybiotyków.
• Zapobiegaj występowaniu chorób układu oddechowego i biegunki pochodzenia wirusowego w miesiącach zimowych.
• Zmniejsz poziom "szkodliwego" cholesterolu we krwi, popraw metabolizm w wątrobie.

Laktyczne bakterie probiotyczne są szeroko stosowane w medycynie w celu zapobiegania i leczenia ostrych i przewlekłych chorób jelit, dróg oddechowych, w celu przywrócenia mikroflory jelitowej i pobudzenia układu odpornościowego. Możliwe jest przyjmowanie kultur probiotyków zarówno w postaci tabletek i proszków, jak i w postaci naturalnej (kefir, jogurt, kwasochłonne mleko, jogurty i inne produkty przemysłu mleczarskiego).