Контрольная работа по "Биологии"

     Вариант 44

1. Характеристика гомоферментативного и гетероферментативного молочнокислого брожения. Возбудителем процессов. Значение ароматобразующих бактерий.
2. Психрофильные микроорганизмы, основные виды. Условия их развития, влияние на качество пищевых продуктов.

1. Молочнокислое брожение -  это превращение сахара молочнокислыми бактериями с образованием молочной кислоты. Наряду с этим основным продуктом брожения в большем или меньшем количестве получаются побочные продукты.

     По  характеру брожения различают две группы молочнокислых( бактерий гомоферментативные и гетероферментативные.

     Го м о ф е р м е н та т и в н ы е (однотипнобродящие) бактерии образуют в основном (не менее 85—90 % ) молочную кислоту и очень мало побочных продуктов Этот топ молочно кислого брожения можно представить следующим общим уравнением:

     С6Н12О6 = 2СН3СНОНСООН 

     Гетероферментативные (разнотипнобродящие) бактерии — менее активные кислотообразователи. Наряду с молочной кислотой они образуют значительное количество других веществ — этиловый спирт, углекислый газ, некоторые еще уксусную кислоту; есть такие, которые, кроме того, продуцируют четырехуглеродные соединения  — ацетоин (СНзСНОНСОСНз) и диацетил (СН3СОСОСН3). Диацетил имеет приятный запах.

     В зависимости от условий развития (рН, температуры, степени аэробности и др.) характер конечных продуктов брожения может меняться у одного и того же вида молочных бактерий, поэтому резко разграничить эти две группы бактерий (гомо- и гетероферментативные) нельзя.

        Химизм молочнокислого брожения. Процёсс превращения

глюкозы до пировиноградной кислоты у гомоферментативных молочнокислых бактерий протекает, как и у дрожжей при спиртовом брожении, по гликолитическому пути. Далее ввиду отсутствия у этих бактерий фермента пируватдекарбоксилазы пировиноградная кислота не подвергается расщеплению; в этом брожении она является конечным акцептором водорода от восстановленного НАД · Н2.

     Пировиноградная кислота восстанавливается в  молочную, а НАД · Н2 окисляется в НАД. Эта окислительно- восстановительная  реакция катализируется ферментом лактикодегидрогеназой и может быть выражена следующим уравнением:

     СН3СОСООН + НАД· Н2 →СН3СНОНСООН + НАД

     Превращение глюкозы гетероферментативными  бактериями происходит по - иному, что  определяется своеобразием комплекса  ферментов у этих бактерий. Отсутствие у них фермента альдолазы меняет начальный путь превращения глюкозы. После фосфорилирования  гексоза окисляется (отщепляется водород) и декарбоксилируется (отщепляется СО2 ), превращаясь в пентозофосфат. Последний при участии фермента фосфокеталазы расщепляется на фосфоглицериновый альдегид и ацетилфосфат. Фосфоглицериновый альдегид, как и у гомоферментативных молочнокислых бактерий, превращается в пировиноградную   кислоту, которая затем восстанавливается в молочную. Ацетилфосфат дефосфорилируется и превращается в уксусную кислоту или восстанавливается (через уксусный альдегид) в этиловый спирт. Таким образом, конечным акцептором  водорода в этом типе брожения служат пировиноградная кислота и уксусный альдегид.

     Возбудители молочнокислого брожения. Молочнокислые бактерии имеют круглую, слегка овальную или палочковидную форму. Диаметр кокков у отдельных видов от 0,5 до 1,5 мкм. Кокки располагаются  попарно или цепочками (стрептококки) различной длины. Размеры палочковидных бактерий колеблются от 1 До 8 мкм. Клетки одиночные. или объединены в цепочки.

     Все молочнокислые  бактерии неподвижны, не образуют спор, грамположительны,  лишены фермента каталазы, являются факультативными  анаэробами, есть микроаэрофилы. Палочковидные  бактерии более, чем стрептококки, предпочитают анаэробные условия. Молочнокислые бактерии сбраживают моно и дисахариды, однако используется ими не любой дисахарид. Некоторые из них не сбраживают сахарозу, другие — мальтозу, существуют не использующие лактозу. Крахмал и другие полисахариды молочнокислые бактерии не сбраживают. Некоторые, преимущественно. гетероферментативные, бактерии используют пентозы и лимонную кислоту.

     Различные виды молочнокислых бактерий образуют неодинаковое количество кислоты, что  обусловлено различной их кислотоустойчивостью. Преобладающее  большинство гомоферментативных палочковидных бактерий продуцируют кислоты больше (до 2 – 3,5% ) , чем стрептококки (около 1 %) . В связи с этим палочковидные молочные бактерии могут развиваться при рН 4,0—3,8; кокковые формы при такой кислотности среды не развиваются. Наилучшая бродильная активность палочковидных  бактерий проявляется при рН 5,5 – 6,0.

          Большинство молочнокислых бактерий, особенно гомоферментативные палочковидные,  очень требовательны к составу питательной среды и хорошо развиваются только при наличии различных аминокислот или еще более сложных органических соединений азота. Только редкие могут расти на минеральных соединениях азота. Большинство нуждается и в витаминах ( в частности, В1 В2 Вб, РР, пантотеновой и фолиевой кислотах). Поэтому выращивают молочнокислые бактерии на сложных питательных средах.

        Благодаря высокой чувствительности молочнокислых бактерий к отдельным аминокислотам и витаминам их используют в качестве «живых реактивов» при определении содержания этих веществ в различных субстратах.

        Молочнокислые бактерии обладают  протеолитической активностью. У  разных видов эта способность  проявляется в не одинаковой  степени; более активны палочковидные  формы. Молочнокислые бактерии  легко переносят высушивание, устойчивы к углекислому газу и этиловому спирту; многие виды существуют при содержании спирта в среде до 10 - 15 % и более. Некоторые молочнокислые бактерии устойчивы к NaCl, выдерживая концентрацию до 7—10%, а из мясных рассолов выделены солеустойчивые штампы, размножающиеся при 20 %-ной концентрации NaCl.

        По отношению к температуре  молочнокислые  бактерии можно  разделить на 

     м е з о ф и л ь н ы  е  -  с оптимумом  роста 25 - 35°С  и  т е р м о ф и л  ь н ы е  -  с оптимумом  около 40 - 45°С. Отдельные молочнокислые бактерии холодоустойчивы и могут развиваться при относительно низких положительных температурах (5°С и ниже). При нагревании до 60 - 80°С они гибнут в течение 30—10 мин, но имеются и термоустойчивые формы, сохраняющиеся при нагревании до 85°С в течение нескольких минут.

        Некоторые молочнокислые бактерии  образуют слизь, при их развитии  жидкие субстраты становятся  тягучими.

         Установлено, что проявляемые  молочнокислыми бактериями антагонистические  свойства по отношению к многим сапрофитным и болезнетворным бактериям (возбудителям кишечных заболеваний, стафилококкам) обусловлены не только продуциро ванием кислот, но и выделяемыми ими специфическими антибиотическими веществами.

        В природных условиях молочнокислые бактерии встречаются на различных растениях, в почве, на многих пищевыхпродуктах  (плодах, овощах, в молоке,  квашеной  капусте и др.) . В больших количествах  они обнаруживаются в желудочно - кишечном  тракте животных и человека. Кишечные кокковые формы называют энтерококками (фекальными стрептоккоками).

     По  новой  системе классификации  бактерий кокковые формы молочнокислых  бактерий отнесены семейству Streptococcaceae, родам Streptococcus (гомоферментативные) и Leuconostoc (гетероферментативные), а палочковидные формы – к семейству Lactobacillaceae, роду Lactobacillus.

       Наиболее важным в в техническом  отношении представителям в гомоферментативных  молочнокислых бактерий являются  следующие.

     Молочнокислый стрептококк (Streptococcus lactis) – кокки соединенные попарно или короткими цепочками. Это мезофилы, лучше всего развивающиеся при температуре30—35°С; в этих условиях молоко свертывается через 10— 12 ч. В среде накапливают до 1 % кислоты.  Минимальная температура развития 10 °С, максимальная — от 40 до 45 °С. Некоторые расы образуют антибиотик низин.

        Близкий по свойствам к S. Lactis его подвид S.  Lactis subsp. diacetilactis  способен, кроме сахаров, сбраживать соли лимонной кислоты с образованием ацетоина и диацетила что обусловливает ароматичность продуктов, в которых развивается этот стрептококк.

         Молочнокислые стрептококки широко  используют при приготовлении  разнообразных кисломолочных продуктов 

        Сливочный стрептококк (S.cremoris)—сферические клетки, образующие длинные цепочки. Этот мезофильный стрептококк не активный кислотообразователь. Лучше растет при 25°С; минимальная температура развития 10°С, максимальная 36—38°С.Применяется в заквасках вместе с молочнокислым стрептококком. Некоторые штаммы вырабатывают

     антибиотик  диплококцин.

        Термофильный стрептококк (S thermophilus)—длинные цепочки кокков, хорошо развивающийся при 40—45 °С. Накапливает около 1% кислоты. Применяется вместе с палочковидными бактериями при изготовлении ряженки, южной простокваши, варенца                          

     Болгарская  палочка (Lactjbacillus bulgaricus) — крупные палочки (иногда зернистые), часто образующие длинные цепочки. Не сбраживает сахарозу. Термофильная бактерия, оптимальная температура ее развития 40—45°С, мини-

     мальная — 15 - 20°С.  Это активный кислотообразоваль напливается в молоке 2,5 - 3,5 % молочной кислоты. Используется при изготовлении южнёй простокваши, кумыса.

          Ацидофильная палочка (L. acidophilus) — термофильная бактерия, Температурный оптимум роста 37—40 °С, минимум — около 20°С. При сквашивании в молоке накапливается до 2,2 % кислоты. Некоторые виды этой бактерии способны к слизеобразованию. Используется в производстве ацидофильных кисломолочных продуктов. Ацидофильные палочки вырабатывают антибиотические вещества, активные

     по  отношению к возбудителям кишечных заболеваний. Из чистых культур ацидофильных бактерий изготовляют биопрепараты, применяемые в животноводстве для профилактики и лечения желудочно-кишечных  заболеваний сельскохозяйственных животных. Биопрепараты добавляют в корм скоту.

         Дельбрюковская  палочка — зерновая термофильная палочка (L. delbrueckii), которая встречается поодиночке короткими и длинными цепочками. Не сбраживает лактозу, поэтому в молоке не развивается Оптимум температуры 45 - 50°С, минимум 20°С. Образует в субстрате до 2,5 % кислоты. Применяется в производстве молочной кислоты и хлебопечении.

         Молочнокислая палочка (L. plantarum) — небольшие палочки, часто cцепленные попарно или цепочкой температурный оптимум около 30°С. Накапливает до 1,3 % кислоты. Это основной возбудитель брожения при квашении овощей и силосовании кормов.

    Из гетероферментативных молочнокислых бактерий наиболее важными в техническом отношении являются следующие.

      L. brevis — палочковидные бактерии, сбраживаюшие сахара при квашении капусты и огурцов с образованием кислот (молочной и уксусной), этилового спирта и углекислого газа.

        Leuconostoc cremoris — удлиненные кокки, которые могут быть одиночными, парами или в виде коротких цепочек. При сбраживании лимонной кислоты образует диацетил. Температурный оптимум 20—25°С.  Этот лейконосток вводят в закваски для ароматизации продуктов.

         Некоторые виды Leuconostoc являются активными слизеобразователями. В субстратах, содержащих сахарозу, образуют много «клейкого» полисахарида декстрана. При этом субстрат приобретает густую слизистую консистенцию.

         Практическое значение  молочнокислого брожения. Молочнокислые бактерии широко применяют в различных отраслях народного хозяйства. Особенно велика их роль в молочной промышленности.

         Большое значение эти бактерии  имеют при квашении овощей, силосовании  кормов (растительной массы) для  животных, в хлебопечении, особенно  при изготовлении ржаного хлеба.  В последние годы с положительными  результатами ведутся исследования  по использованию молочвокислых бактерий при изготовлении некоторых сортов колбас, а также в процессе созревания слабосоленой рыбы для ускорения процесса и придания продуктам новых ценных качеств (вкуса, аромата, консистенции и др.).