Термофильные стрептококки вред и польза

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Международная организация по вопросам продовольственной безопасности (FAO) бьет тревогу: ежегодно в мире пропадает треть всех произведенных продуктов питания. Откройте холодильник: на полке сыр покрылся зеленой плесенью, свежее еще вчера молоко сегодня кисло пахнет, и так перечислять можно до бесконечности. Это микробиологическая порча. Пока ученые занимаются разработкой способов борьбы с ней, узнаем «в лицо» виновников пропажи нашей еды.

Начнем с того, что видовой состав контаминирующих «пожирателей» зависит от химического состава продукта питания (соотношения белков, жиров, углеводов и различных низкомолекулярных веществ). Можно сказать, что у микроорганизмов есть свои предпочтения. К примеру, порча продуктов, содержащих небольшое количество спирта, таких как квас и пиво, чаще происходит из-за бактерий родов Acetobacter и Gluconobacter [1]. Оптимальные условия для их жизнедеятельности таковы: высокое содержание кислорода, температура около 30 °С и концентрация С2Н5ОН не более 12-14% [2]. Поселившиеся бактерии в присутствии кислорода окисляют спирт до уксусной кислоты с образованием незначительных объемов сложных эфиров, альдегидов и других органических соединений, что в результате придает напитку неприятный вкус и запах.

Также известны микроорганизмы, способные сбраживать мёд. Главными врагами всех сладкоежек и пасечников являются сахаростойкие (да и вообще осмотолерантные и ксерофильные) дрожжи вида Zygosaccharomyces rouxii (Z. richteri). Оптимальные условия для их жизнедеятельности – температура 14-20 °С и содержание воды в мёде более 20%. По мере процесса брожения моносахара мёда разлагаются на спирт и диоксид углерода, объем мёда увеличивается, на поверхности появляется пена. Далее спирт с помощью уксуснокислых бактерий преобразуется в уксусную кислоту, при этом выделяется вода, и мёд разжижается. В нём становится меньше сахаров, но взамен появляются сивушные масла, уксусный ангидрид, нелетучие кислоты и другие соединения, ухудшающие вкусовые качества продукта и делающие его непригодным для употребления [3].

Старейшим методом консервации является высокое содержание соли – оно обеспечивает неблагоприятные условия для развития бактерий. Однако это не препятствие для ряда плесневых грибов (Penicillium, Aspergillus, Cladosporium) [1]. Они могут развиваться и при относительной влажности окружающей среды 10-15%, рН 1,5-11, температуре до −1 °С, высоком осмотическом давлении, а отдельные их виды – и при ограниченном доступе кислорода. Плесневые грибы вызывают глубокий распад белковых веществ, разлагают жиры до жирных кислот, альдегидов и кетонов. Их развитие приводит к плесневению рыбы, сопровождающемуся химическими превращениями, которые ответственны за появление неприятного запаха [2].

Грибок Penicillium под электронным микроскопом. Рисунок с сайта www.pnl.gov.

Также абсолютное лидерство мицелиальные грибы рода Penicillium держат в порче сырокопченой колбасы [4]. Они не только ухудшают внешний вид, но и «обогащают» продукт микотоксинами. В малых дозах микотоксины микромицетов способны изменять работу желудочно- кишечного тракта человека. Попадая в кровь, они могут поражать печень, почки, нервную систему, негативно влиять на иммунные механизмы и даже вносить вклад в развитие онкологических процессов.

А вот яйца кур привлекают бактерий. Являясь прекрасной питательной средой, они привлекают достаточно много разнообразных микроорганизмов, особенно если хранить яйца при высокой влажности и температуре 16-18 °С и выше [5]. Кто именно вызвал порчу, можно определить по цвету внутри. Бактерии рода Pseudomonas (P. fluorescens, P. aeruginosa) с энтузиазмом гидролизуют составные части яйца с образованием специфических продуктов гниения, благодаря которым белок становится зеленым. При развитии бактерий вида Proteus vulgaris и некоторых псевдомонад содержимое яйца разжижается и приобретает коричневый или черный цвет. Образовавшиеся газы часто разрывают скорлупу, и содержимое выливается на соседние яйца, загрязняя их. Из-за кишечной палочки (Escherichia coli) или золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus) изменяются консистенция и окраска белка – он становится жидким и серым, а еще издает гнилостный запах. Хромогенные бактерии Serratia marcescens (ранее – Bacterium prodigiosum; «чудесная палочка») и Micrococcus roseus, а также некоторые дрожжи при развитии в яйце окрашивают его содержимое в красный цвет [2].

При бактериологическом исследовании колонии Pseudomonas aeruginosa, вырастая на питательных средах, источают приятный запах жасмина. Рисунок с сайта www.microbiopictures.com.

Обратная сторона медали

Lactobacillus bulgaricus (ровные палочки). Фото с сайта test.org.ua.

Чтобы микроорганизмы не казались столь враждебными, стоит отметить, что они могут оказывать и полезное влияние на наши продукты питания. Возьмем для примера болгарскую палочку (Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus), используемую при производстве йогурта. Выдающийся русский биолог, профессор Илья Ильич Мечников еще в начале 20 века заинтересовался этой бактерией. Почему? Ученый разработал собственную теорию о хроническом самоотравлении и старении организма. В своей работе «Этюды оптимизма» он утверждал, что причина этих «непритностей» кроется в нашей толстой кишке: там обитают вредные бактерии, вызывающие процессы гниения и образования вредных веществ, которые активно расходуют силы организма, преждевременно его изнашивая. Мечников обнаружил, что среди 36 изученных им стран именно Болгария выделялась высоким процентом долгожителей, и решил, что это связано с систематическим употреблением кисломолочных продуктов. То есть долгожительству, по мнению ученого, в первую очередь способствует поддержание нормальной микрофлоры кишечника и заселение его полезными лактобактериями. При взаимодействии с веществами, богатыми сахарами, лактобактерии производят молочную кислоту, препятствующую гниению. Поэтому для поддержания здоровья он рекомендовал употреблять кисломолочный продукт, в котором содержится полезная болгарская палочка (кстати, описанная не Мечниковым, а Стаменом Григоровым – Ред.) и термофильный стрептококк (для вкуса) – мечниковскую простоквашу, или просто йогурт, а по-болгарски – «кисело мляко» [6].

Вообще, говоря о микробиологической порче продуктов питания, невозможно не вспомнить Луи Пастера. С именем этого великого французского химика и микробиолога мы сталкиваемся каждый день, читая на пакетах с молоком надпись «пастеризованное». Пастеризация – это способ борьбы с патогенной микрофлорой при помощи высокой температуры [1]. Существует несколько режимов обработки в зависимости от типа продукта и степени бактериальной загрязненности: для молока, например, чаще используется температура 76 ± 2 °С с выдержкой 15-20 секунд, а для вина – 68 ± 2 °С с выдержкой 15-20 минут. Пастеризацией уничтожается до 99% микроорганизмов, за исключением спор и термофилов [6]. Но влияние исследований Пастера на нашу жизнь гораздо шире. Даже краткое перечисление его открытий удивляет, насколько разносторонен и талантлив был этот человек. Свои открытия Луи Пастер совершил в области биологии и медицины, не являясь ни дипломированным биологом, ни врачом. В середине ХIХ века он начал изучать проблемы брожения. Изучать как химик. Ведь практически все в ученом мире считали, что брожение – процесс химический. Пастер же убедительно доказал: брожение – результат жизнедеятельности микроорганизмов. Благодаря дрожжам мы можем производить вино. Больше того, он обнаружил, что их свойства определяют свойства вина. Свои открытия Пастер опубликовал в «Этюдах о вине» (1866).

Спорить о пользе и вреде микроорганизмов не имеет смысла – исключить фактор микробиологической порчи полностью невозможно. Единственное, что мы можем сделать, – это соблюдать условия хранения и правила приготовления пищи.

1. Кустова Н. (2002). Уксус. Что это такое и как его делают. Наука и жизнь. 7;
2. Блекберн К.В. Микробиологическая порча пищевых продуктов. СПб.: Профессия, 2008. – 781 с.;
3. Querol A. and Fleet G.H. Yeasts in foods and beverages. Berlin: Springer-Verlag, 2006. – 453 р.;
4. Демченко Ю.П. Разработка биологически безопасных методов предупреждения плесневения колбас: автореф. дис. … канд. ветеринар. наук. – Москва, 2008. – 22 с.;
5. Макаров Г.А. О диетическом значении кислого молока профессора Мечникова. СПб.: Изд-во К.Л. Риккера, 1907. – 35 с.;
6. Джей Д.М., Лесснер М.Д., Гольден Д.А. Современная пищевая микробиология. М: Бином. Лаборатория знаний, 2014. – 888 с..

Источник

ПРЕИМУЩЕСТВА ПРОБИОТИЧЕСКИХ ЗАКВАСОК

О ФЕРМЕНТИРОВАНИИ МОЛОКА БЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

“…молочнокислые бактерии утилизируют витамины, образо­ванные пропионовокислыми и бифидобактериями, вследствие чего снижается лечебная и биологическая ценность продуктов.”

Как известно, все традиционные закваски имеют в своем составе молочнокислые бактерии, т.е. сквашивание молока происходит с обязательным их применением…

Основным недостатком распространенных пробиотических заквасок бифидобактерий (пропионовокислых бактерий) является то, что для их активизации требуются сложные питательные среды, и они не ферментируют молоко с образованием сгустка (геля), а только обогащают продукт бифидобактериями (пропионовокислыми бактериями), а для получения кисломолочного продукта используются дополнительно молочнокислые бактерии (термофильный стрептококк или кефирная закваска). Совместное культивирование данных микроорганизмов снижает пробиотические свойства кисломолочных продуктов.

Уникальность предлагаемых нашей компанией пробиотических заквасок (как промышленного так и домашнего применения) заключается в способности пробиотических микроорганизмов (бифидобактерий и пропионовокислых бактерий) ферментировать молоко и пищевые среды без использования традиционных заквасочных культур – молочнокислых бактерий, к которым как известно относятся бактерии родов Lactobacillus и Streptococcus. Все это стало возможным благодаря инновационному методу активизации пробиотических культур в молоке с получением высокой ферментативной активности микроорганизмов, что в обычных условиях невозможно добиться из-за слабой энергии роста и кислотообразования.

В молоке пропионовокислые бактерии развиваются медленно и свертывают его обычно через 5-7 дней (если говорить о т.н. кислотном свертывании). Однако предельная кислотность, образуемая в молоке пропионовокислыми бактериями, довольно высокая – 160-170° Т, т. е. значительно выше кислотности, образуемой молочнокислыми стрептококками. Но речь идет именно об энергии (динамике)… Бифидобактерии, например, также очень медленно развиваются в молоке. Разработанный метод позволил повысить указанные энергетические характеристики пробиотических культур при сквашивании молока, в результате чего динамика роста биомассы бактерий (т.е. рост бактерий и их размножение) и кислотообразования увеличилась. В этом и состоит главная инновационность предлагаемых бактериальных заквасок, которая дает преимущество перед всеми известными пробиотическими заквасками.

Суть преимущества представленных бактериальных концентратов заключается в том, что при ферментации молока (или иной пищевой среды) нашими пробиотиками происходит его максимальное обогащение витаминами, аминокислотами, ферментами и др. полезными веществами, что невозможно было бы добиться при обычном обогащении молока пробиотическими микроорганизмами (т.е. без разработанного метода их активизации в молоке), а также и при совместном культивировании с молочнокислыми бактериями, для которых указанные продукты метаболизма (полезные вещества) являются пищей для активного роста. Тем самым, молочнокислые бактерии просто мешали бы качественному насыщению пищевых продуктов, ферментируемых пробиотическими микроорганизмами (бифидо- и (или) пропионовокислыми бактериями), полезными нутриентами.

Иными словами, при совместном использовании в производстве, молочнокислые бактерии не дают пробиотическим бактериям (бифидо- и пропионовокислым) качественно обогатить кисломолочные продукты полезными веществами, потому что расходуют эти же вещества (витамины, аминокислоты, ферменты) для собственного роста.

Конечно, бифидо- и пропионовокислые бактерии также нуждаются в определенных питательных веществах, необходимых для их развития и роста, но в значительно меньшей степени, чем т.н. гомоферментативные молочнокислые бактерии, речь о которых пойдет ниже… Заявленные преимущества наших заквасок вытекают из особенностей молочнокислого брожения:

БРОЖЕНИЕ (ФЕРМЕНТАЦИЯ)

Брожение (ферментация), процесс анаэробного (без доступа молекулярного кислорода) расщепления органических веществ, преимущественно углеводов, происходящий под влиянием микроорганизмов или выделенных из них ферментов. В ходе Брожения в результате сопряженных окислительно-восстановительных реакций освобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности микроорганизмов, и образуются химические соединения, которые микроорганизмы используют для биосинтеза аминокислот, белков, органических кислот, жиров и так далее… Одновременно накапливаются конечные продукты брожения: органические кислоты (молочная, уксусная, янтарная и др.), спирты (этиловый, бутиловый и др), ацетон, СО2, H2.

Типы брожения классифицируют как раз по основным (конечным) образующимся продуктам и различают брожение спиртовое, молочнокислое, маслянокислое, пропионовокислое, ацетоно-бутиловое, ацетоно-этиловое и др. виды.

МОЛОЧНОКИСЛОЕ БРОЖЕНИЕ

ПОТРЕБНОСТЬ В ФАКТОРАХ РОСТА

Как известно, молочнокислое брожение вызывается бактериями родов Lactobacillus и Streptococcus (лактобациллы и стрептококки). То есть при традиционном производстве кисломолочной биопродукции для процессов сквашивания сырья обязательно применяют различные лактобактерии, термофильные стрептококки… (прим.: в т.ч., применительно к данной теме, используют кефирную закваску и др. кислотообразующие микроорганизмы)… Молочнокислые бактерии грамположительны, не образуют спор (за исключением Sporolactobacillus inulinus) и в подавляющем большинстве неподвижны. Все они используют в качестве источника энергии углеводы и выделяют молочную кислоту.

БОЛЬШИНСТВО МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ ОБРАЗУЕТ ПРАКТИЧЕСКИ ТОЛЬКО ОДНУ МОЛОЧНУЮ КИСЛОТУ, КОТОРАЯ СОСТАВЛЯЕТ НЕ МЕНЕЕ 90% ВСЕХ ПРОДУКТОВ БРОЖЕНИЯ… ТАКИЕ БАКТЕРИИ ЯВЛЯЮТСЯ ГОМОФЕРМЕНТАТИВНЫМИ.

К гомоферментативным бактериям относятся: Стрептококк молочный Streptococcus lactis, Сливочный стрептококк Streptococcus cremoris, Болгарская палочка Lactobacterium bulgaricum, Ацидофильная палочка Lactobacterium acidophilum и др. Основным полезным свойством молочнокислых бактерий является подавление гнилостной микрофлоры.

Справедливости ради отметим, что отдельно выделяют так называемые гетероферментативные молочнокислые бактерии, для которых, в отличие от гомоферментативных, молочная кислота не является главным продуктом брожения. Например бифидобактерии Bifidobacterium bifidum относятся к таковым, считаются выраженными пробиотическими микроорганизмами и также нуждаются в определенных факторах роста (к таким бифидус-факторам, например, относят олигосахариды). О факторах роста см. ниже…

Молочнокислые бактерии способны только к брожению; они не содержат гемопротеинов, таких, как цитохромы и каталаза (прим.: каталаза – антиоксидантный фермент, который в частности могут продуцировать пропионовокислые бактерии).

Как известно, по типу питания бактерии делятся на автотрофные, способные синтезировать органические вещества из неорганических, и гетеротрофные, питающиеся готовыми органическими веществами. Иными словами, помимо элементов минерального питания и источников углерода и энергии многие бактерии нуждаются еще в некоторых дополнительных веществах, называемых ФАКТОРАМИ РОСТА. Эти вещества входят в основной состав клетки, но некоторые микроорганизмы не способны их синтезировать сами.

ТО ЕСТЬ ЕЩЕ ОДИН ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЙ ПРИЗНАК МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ – ЭТО ИХ БОЛЬШАЯ ПОТРЕБНОСТЬ В РОСТОВЫХ ВЕЩЕСТВАХ.

Ни один представитель этой группы не может расти на среде с глюкозой и солями аммония. Большинство нуждается в ряде витаминов, преимущественно группы В: (лактофлавине (рибофлавин, витамин B2), тиамине (витамин В1), пантотеновой (витамин В5), никотиновой (ниацин, витамин PP, витамин B3) и фолиевой кислотах (витамин В9), биотине (витамин Н, витамин B7, кофермент R)) 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.

ВЫВОДЫ О ПРЕИМУЩЕСТВЕ ФЕРМЕНТАЦИИ МОЛОКА БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

Таким образом, МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ – это своего рода «МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ИНВАЛИДЫ», которые, вероятно в результате своей специализации (рост в молоке и других средах, богатых питательными и ростовыми веществами), утратили способность к синтезу многих метаболитов. Также следует отметить, что благодаря образованию больших количеств молочной кислоты, к которой сами они в значительной степени толерантны, молочнокислые бактерии при подходящих условиях могут довольно быстро размножаться, вытесняя другие микроорганизмы.

Именно поэтому, ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАЧЕСТВЕННОГО ПРОБИОТИЧЕСКОГО КИСЛОМОЛОЧНОГО ПРОДУКТА совместное использование бифидобактерий (или пропионовокислых бактерий) и гомоферментативных молочнокислых бактерий (как кислотообразующих) на сегодняшний день уже не является актуальным, т.к. разработанный способ активизации указанных пробиотических микроорганизмов в молоке без дополнительных стимуляторов роста позволяет получать высококачественные кисломолочные биопродукты, максимально обогащенные полезными веществами, которые в свою очередь уже не расходуются для роста заквасочных молочнокислых бактерий.

Предлагаемые бактериальные концентраты (закваски для молочной промышленности и домашние закваски), по функциональным качествам получаемых на их основе кисломолочных витаминизированных продуктов, сегодня не имеют аналогов и способны составить достойную конкуренцию любым мировым брендам в данной биотехнологической отрасли.

на заметку…

Дополнительная информация о молочнокислых бактериях

ГОМОФЕРМЕНТАТИВНЫЕ МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ, ПРОДУЦИРУЮЩИЕ ПРАКТИЧЕСКИ ОДНУ ТОЛЬКО МОЛОЧНУЮ КИСЛОТУ

К гомоферментативным молочнокислым бактериям относятся следующие виды:

Стрептококк молочный Streptococcus lactis. Клетки его овальной формы, соединены попарно или в короткие цепочки. Оптимальная температура 30-35° С. Вызывает скисание молока, в котором накапливается около 0,8-1,0% молочной кислоты.

Сливочный стрептококк Streptococcus cremoris – шаровидные клетки, соединенные в цепочки. Оптимальная температура роста 25-30° С. По кислотообразующей активности он подобен стрептококку молочному.

Болгарская палочка Lactobacterium bulgaricum, выделенная И. И. Мечниковым из болгарской простокваши, представляет собой длинную палочку, растущую при температуре 40-48° С. Образует в молоке до 3-3,5% молочной кислоты.

Ацидофильная палочка Lactobacterium acidophilum, выделена из экскрементов грудных детей и молодых животных. По форме и действию сходна с болгарской палочкой. Оптимальная температура роста 40° С.

Зерновая термофильная палочка Thermobacterium cereal (Lactobacterium delbr?ckii) – длинные клетки с температурным оптимумом 48-52°С, накапливают до 2,2% молочной кислоты. Сбраживает растительное сырье, в молоке не развивается. Lactobacterium plantarum – небольшая палочка, способная к удлинению (иногда образует цепочки). Этот вид накапливает около 0,9-1,2% молочной кислоты. Сбраживает растительное сырье. Развивается при квашении овощей, консервируя их, а в сахарном, спиртовом и других производствах является вредителем.

Огуречная палочка Lactobacterium cucumeris fermentati короткая палочка, часто соединенная попарно или в виде цепочки, накапливает около 1 % молочной кислоты при температуре 35° С.

ГЕТЕРОФЕРМЕНТАТИВНЫЕ МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ

Представителями гетероферментативных молочнокислых бактерий являются вариабельные по форме бифидобактерии из рода Bifidobacterium (B. bifidum) и кокковые из рода Leиconostoc (L. mesenteroides), Lactobacillus brevis, Bacterium coli и др. Некоторые гетероферментативные молочнокислые бактерии (например, Lactobacterium pentoaceticum) могут сбраживать пентозы с образованием молочной и уксусной кислот, что имеет место при силосовании кормов. Накапливающиеся при этом кислоты предохраняют силос от порчи.

Будьте здоровы!

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

1. ПРОБИОТИКИ
2. ДОМАШНИЕ ЗАКВАСКИ
3. БИФИКАРДИО
4. КОНЦЕНТРАТ БИФИДОБАКТЕРИЙ ЖИДКИЙ
5. ПРОПИОНИКС
6. ЙОДПРОПИОНИКС
7. СЕЛЕНПРОПИОНИКС
8. МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ
9. ПРОБИОТИКИ С ПНЖК
10. БИФИДОБАКТЕРИИ
11. ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ
12. ПРОБИОТИКИ И ПРЕБИОТИКИ
13. СИНБИОТИКИ
14. РОЛЬ МИКРОБИОМА В ТЕРАПИИ РАКА
15. АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА
16. АНТИОКСИДАНТНЫЕ ФЕРМЕНТЫ
17. АНТИМУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ
18. МИКРОФЛОРА КИШЕЧНОГО ТРАКТА
19. МИКРОБИОМ ЧЕЛОВЕКА
20. МИКРОФЛОРА И ФУНКЦИИ МОЗГА
21. ПРОБИОТИКИ И ХОЛЕСТЕРИН
22. ПРОБИОТИКИ ПРОТИВ ОЖИРЕНИЯ
23. МИКРОФЛОРА И САХАРНЫЙ ДИАБЕТ
24. ПРОБИОТИКИ и ИММУНИТЕТ
25. МИКРОБИОМ И АУТОИММУННЫЕ БОЛЕЗНИ
26. ПРОБИОТИКИ и ГРУДНЫЕ ДЕТИ
27. ПРОБИОТИКИ, БЕРЕМЕННОСТЬ, РОДЫ
28. ДИСБАКТЕРИОЗ
29. ВИТАМИННЫЙ СИНТЕЗ
30. АМИНОКИСЛОТНЫЙ СИНТЕЗ
31. АНТИМИКРОБНЫЕ СВОЙСТВА
32. СИНТЕЗ ЛЕТУЧИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
33. СИНТЕЗ БАКТЕРИОЦИНОВ
34. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ
35. АЛИМЕНТАРНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ
36. ПРОБИОТИКИ ДЛЯ СПОРТСМЕНОВ
37. ПРОИЗВОДСТВО ПРОБИОТИКОВ
38. ЗАКВАСКИ ДЛЯ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
39. НОВОСТИ

Наши партнеры:

Источник