Mlečnokislinske bakterije: vrsta, razvrstitev, vrednost

Bakterije mlečne kisline so znane po svoji zmožnosti pretvoriti sladkor v mlečno kislino. Ta proces so ljudje že dolgo uporabljali za ohranjanje hrane, pripravo krme, proizvodnjo različnih mlečnih izdelkov, vino.

Značilno za bakterije

Mlečnokislinske bakterije so gram-pozitivni anaerobi. To pomeni, da za oksidativne procese in presnovo ne potrebujejo kisika. Bakterije mlečne kisline spadajo v skupino (družina) Lactobacillaceae, ki vključuje:

• poddružino Lactobacilleae (vključuje rod Lactobacillus);
• Podskupina Streptococceae (vključuje rodove Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus).

Prvi dve vrsti sta najpomembnejši za osebo in njegove gospodarske dejavnosti. Kljub tesni povezavi, predstavniki reda Lactobacillales, kot so pljučnice streptokoki, običajno niso pripisani skupini mlečnokislinskih bakterij. In koristne bifidobakterije ali mikrobi iz rodu Bacillus, ki so aerobne oblike spore, se včasih nanašajo na laktobacilno skupino zaradi podobnosti v presnovi ogljikovih hidratov in njihove vloge v živilski industriji.

Razvrstitev

Razvrstitev mlečnokislinskih bakterij ni dovolj razvita. Po naravi sproščenih produktov fermentacije so razdeljeni v dve skupini.

• Homofermentativno . Zaradi fermentacije ogljikovih hidratov se sprosti predvsem mlečna kislina. V majhnih količinah proces spremljajo jantarne in fumarne kisline, ogljikov dioksid in etanol.
• Heterofermentativen tvorijo tudi mlečno kislino kot posledico razgradnje ogljikovih hidratov. Poleg tega približno polovica sladkorjev uporablja za proizvodnjo ocetne kisline, ogljikovega dioksida in etanola.

Razvrstitev po obliki je težavna, saj mlečnokislinske bakterije spadajo v skupino spremenljivih mikroorganizmov. Oblika mikrobne celice je odvisna od starosti bakterij, kemičnega okolja in pogojev habitata. Za določitev vrste laktobacilov ustvarite specifične pogoje, uporabite standardno okolje in izvedite študijo kulture v določeni starosti. Ocenite tudi vrsto fermentacije ogljikovih hidratov, potrebo po virih hrane, optično rotacijo molekul mlečne kisline.

Streptokok

Vrste rodu Streptococcus fermentacijske vrste so homofermentativne. Ko fermentira več kot 90% prvotnega sladkorja, se spremeni v mlečno kislino in le majhna količina - v ocetno kislino in alkohol. Najbolj znani predstavniki so kulture:

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

Laktobacili

V mlečni industriji se laktobacili imenujejo palčke mlečne kisline. Mletje fermentira veliko hitreje kot kokalne oblike in dosegajo nižje vrednosti pH (približno 3,5). Optimalni razvoj laktobacilov kaže v kislih pogojih z nizko vsebnostjo kisika. V naravi te bakterije živijo na površini rastlin, izstopajo iz sline in prebavnega trakta ljudi in živali.

Ugotovljeno je, da sterilno mlečno mleko ne vsebuje palčk mlečne kisline - pridejo vanj iz zunanjega okolja. Laktobacili prenesejo kratkoročno pasterizacijo, vendar umrejo pri visokih temperaturah sterilizacije. Zato so v pasteriziranem mleku mlečnokislinske bakterije znatno zmanjšane, vendar še vedno prisotne. Najpogostejši predstavniki rodu Lactobacterium so:

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

Osnovne lastnosti

Kokalne oblike laktobacilov imajo premer 0,6-1,1 mikrona. V kulturi so koki razporejeni posamično, dvojno ali v verižicah različnih dolžin. Palice so zelo spremenljive oblike: od sferičnih do nitastih oblik od 0,7 do 8,0 mikrona po dolžini, enojne ali v verigi. Na kemijsko sestavo okolja bistveno vpliva morfologija celic. Bakterije mlečne kisline, katerih fotografija je predstavljena spodaj, so izolirane iz starter kulture jogurta.

Laktobacili se razmnožujejo predvsem z delitvijo, opisani so primeri ligacije celic in razmnoževanje z gonidijem. Dokazala je prisotnost filtrirnih oblik in proces sporulacije.

Kje živijo bakterije mlečne kisline

Laktobacili ne morejo samostojno sintetizirati aminokislin in nekaterih vitaminov. Zato ne obstajajo niti v zemlji niti v vodi. V naravnih pogojih so izolirani od vsebine. človeških črevesjih in živali, s površine rastlin. Optimalno okolje za življenje mlečnokislinskih bakterij je mleko in mlečni izdelki.

Viri hrane za laktobacile so mono- in disaharidi. Nekatere vrste fermentirajo polisaharide, kot je dekstroza. Tudi kot vir energije ti mikroorganizmi pod določenimi pogoji uporabljajo organsko snov kisline: jabolčna, ocetno, piruvno, mravljično, fumarno in limono. V odsotnosti substratov, ki vsebujejo ogljik, lahko prehrana predeluje aminokisline.

Mlečnokislinske bakterije niso sposobne sinteze organskega dušika, zato zahtevajo njegovo vsebnost v hranilnem mediju. Potrebujejo tudi vitamine, zlasti v purinskih bazah: biotin, tiamin, pantotenske, folne kisline. Vse oblike laktobacilov so odporne na povišane koncentracije alkohola. Hkrati se razmnožujejo počasneje, vendar živijo dlje. Tako v belih vinih bakterije mlečne kisline vztrajajo do 7 mesecev.

Mikrob je mezofilen, manj pogosto termofilen. Optimalna temperatura za vitalno aktivnost je + 25 ° C ... + 30 ° S. Pri + 15 ° C se fermentacija znatno upočasni in pri + 45 ° C se laktobacili prenehajo množiti. Bivališče mlečnokislinskih bakterij je lahko kisik in brez dostopa do zraka. Ne potrebujejo kisika, v večini primerov zavirajo razvoj mikrobov in ovirajo normalen proces fermentacije.

Mlečna fermentacija

Mlečna fermentacija je proces anaerobne oksidacije ogljikovih hidratov, ki proizvaja mlečno kislino. Zaradi fermentacije mlečne kisline bakterije prejmejo energijo, ki se v anoksičnih pogojih doseže za rast in razmnoževanje. Hkrati laktobacili znižajo pH na vrednosti pod 5 in tako zavirajo rast drugih mikroorganizmov.

Heterofermentacijska fermentacija je bolj zapleten proces. Odvisno od pogojev in mikrobne kulture se iz ogljikovih hidratov s sproščanjem ogljikovega dioksida in etanola tvorijo različne kombinacije mlečne in ocetne kisline.

Mlečna fermentacija v svoji čisti obliki se uporablja v kemični industriji za proizvodnjo mlečne kisline. Široko se uporablja za usnje, industrijo barvanja, farmacevtsko industrijo, proizvodnjo plastičnih mas in detergente za perilo. V prehrambeni industriji je mlečna kislina potrebna za proizvodnjo slaščic in brezalkoholnih pijač.

Mlečna fermentacija ni vedno koristna za človeško dejavnost. Spontani proces, ki se začne v mleku, vino brezalkoholno pijač, povzroča kvarjenje hrane. Organoleptično se to izrazi v kislem, zamagljenem in mulju substrata.

Hrana in laktobacile

Bakterije mlečne kisline se pogosto uporabljajo za proizvodnjo in konzerviranje različnih izdelkov. Njihova vrednost je še posebej velika v mlekarstvu.

• Mlečna industrija.

Za pridobivanje mlečnokislinskih izdelkov se fermentira sterilizirano mleko ali smetana z dodajanjem čistih kultur. Imenujejo se "starter starter". Glede na vrsto zaganjalnika dobimo različne izdelke.

Za proizvodnjo kefir in koumiss uporabljajo kulture, ki poleg mlečne kisline, in zagotavljajo alkoholno fermentacijo. Kvas se pripravi na osnovi kefirnih zrn, ki so vir velike skupnosti mikroorganizmov, ki še niso bili v celoti raziskani (mlečne kisline, streptokoki, mikrokoki in kvas).

V procesu izdelave sira bakterije mlečne kisline delujejo v prvi fazi in zagotavljajo zlaganje kazeina, nato pa jih nadomestijo mikroorganizmi s propionsko kislino.

Za sprejem kislo-mlečnega masla smetana naredite Str. lactis, str. cremoris in Leuconostoc cremoris. Ko se doda homogeniziranemu mleku L. bulgaricus in Str. thermophilus dobite jogurt.

V proizvodnji skute in sirov nemške skupine, fermenti, ki vsebujejo Str. lactis ali L. bulgaricus in Str. thermophilus. In za proizvodnjo trdih sirov na stopnji zorenja z uporabo kulture L. casei in Str. lactis.

• Vinarstvo.

V proizvodnji vin se pogosto uporabljajo tri vrste laktobacilov: Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc. To so v glavnem heterofermentativne koke, ki omogočajo malolaktično fermentacijo v visoko kislih vinih. Vendar fermentirajo jabolčno kislino in ne vplivajo na druge kemijske sestavine vina. Laktobacili lahko pijačo pokvari, kar povzroči mlečno fermentacijo. Posledično se pojavijo okvare, kot so žarkost, debelost, razgradnja vinske kisline.

• Pekarna.

V kruhu je približno 70 okusnih in aromatičnih snovi, med njimi 28 kislin, 11 alkoholov, 28 karbonilnih spojin, 6 etrov, metil merkaptan in amoniak. Bakterije mlečne kisline sodelujejo pri nastanku večine. Največjo vrednost pri proizvodnji rženega kruha imajo laktobacili. Kislo testo daje elastičnost testa, ga sprosti in pospešuje dviganje. Kislost preskusa je pomemben kazalnik kakovosti. Pri proizvodnji pšeničnega kruha imajo laktobacili nepomembno vlogo, predvsem je postopek odvisen od kulture kvasovk. Glavne sestavine mlečne kislega testa za pripravo testa so L. brevis, L. plantarum in L. fermenti.

• Konzerviranje mesa in rib.

Mlečnokislinske bakterije se uporabljajo pri proizvodnji salame in klobas, drugih klobas, pri zorenju rib s šibkim soljenjem. Mlečna kislina pospešuje proces konzerviranja in daje proizvodom dragocen okus.

• Biološko ohranjanje zelenjave in sadja.

Priprave se izvajajo na enak način kot silaža. Ogljikovi hidrati rastlin pod vplivom mlečnokislinskih bakterij se pretvorijo v mlečne in ocetne kisline, ki so odlični konzervansi.

Kislo zelje in kumare, kisla jabolka, Paradižnik in lubenice - tukaj je primer preprostih priprav za zimo. Tako se spontani fermentacijski proces začne v narezanem in dobro zgoščenem zelju z majhnim dodatkom soli, pri čemer najprej sodeluje Leuconostoc, kasneje pa L. plantarum.

Vloga v kmetijstvu

Krma je najboljši način za spravilo in ohranjanje zelene mase. Za ustvarjanje potrebnih pogojev se začetne surovine (trava, zelena masa koruze, vrhovi) položijo v posebne silose, previdno nabijejo in prekrijejo s plastjo zemlje. To ustvarja pogoje, v katerih umre večina mikroorganizmov, in mlečnokislinske bakterije predelujejo ogljikove hidrate rastlin, dokler ni koncentracija mlečne kisline 60% ali več, in kislost silaže doseže pH 4,5. Poleg mlečne kisline se v silosu nabira tudi ocetna kislina. Za dokončanje postopka je potreben približno en mesec.

Mikroflora v črevesju človeka

Človeški črevesni trakt je naseljen z množico mikroorganizmov mlečne kisline, imenovanih lakto-in bifidobakterije. Produkt njihove presnove - mlečne kisline - ima številne pozitivne trenutke.

• Stimulira črevesno gibljivost.
• Zmanjšuje nastajanje plina.
• Spodbuja izločanje prebavnih sokov.
• Izboljša absorpcijo kalcija, fosforja in železa.

Poleg tega imajo laktobacili sposobnost, da se uprejo različnim patogenim mikroorganizmom. Zaradi proizvodnje biološko aktivnih snovi (organskih kislin, vodikovega peroksida, antibiotikov in bakteriocinov) se izločijo mikroorganizmi, ki so nevarni za črevesno aktivnost. Če se vsebnost bakterij mlečne kisline zmanjša, potem je njihovo mesto pogojno patogena mikroflora. Na osnovi sevov, izoliranih iz črevesja ljudi in živali, so razvili zdravila, ki izboljšajo bolnikovo stanje pri številnih okužbah.

Kaj so probiotiki?

Na začetku 20. stoletja je slavni ruski znanstvenik Ilya Ilyich Mechnikov izvedel vrsto poskusov za obnovitev mikroflore človeškega črevesnega trakta z uporabo kulture mlečne kislinske bakterije L. bulgaricus . Kot rezultat raziskav je Mechnikov razvil prvi probiotik, "Mechnikov jogurt", ki ga je sam uporabljal mnogo let, predpisoval bolnikom in priporočal pitje vsem svojim prijateljem.

Trenutno probiotiki - razred zdravil, katerih cilj je obnoviti naravno okolje telesa. Dolgoročne študije so dokazale učinkovitost probiotikov (vključno z laktobacili) v različnih kliničnih primerih.

• Pri sindromu razdražljivega črevesa redno jemanje mlečnokislinskih kultur odpravi zaprtje in skrajša čas prehajanja skozi črevo.
• Laktobacili imajo imunski učinek. Spodbujajo proizvodnjo protiteles, citokinov, interferona v črevesju in povečujejo aktivnost fagocitov.
• Z uravnavanjem imunskega odziva se zmanjša intenzivnost alergijskih reakcij, vključno z antibiotiki.
• Preprečiti nastanek bolezni dihal in driske virusnega izvora v zimskih mesecih.
• Zmanjšajte raven "škodljivega" holesterola v krvi, izboljšajte presnovo v jetrih.

Mlečne probiotične bakterije se pogosto uporabljajo v medicini za preprečevanje in zdravljenje akutnih in kroničnih bolezni črevesja, dihalnega trakta, obnavljanje črevesne mikroflore in spodbujanje imunskega sistema. Kulture probiotikov je mogoče jemati tako v obliki tablet kot praškov in v naravni obliki (kefir, jogurt, acidofilno mleko, jogurti in drugi izdelki mlečne industrije).