Bakterije mliječne kiseline: vrste, klasifikacija, vrijednost

Bakterije mliječne kiseline poznate su po svojoj sposobnosti pretvaranja šećera u mliječnu kiselinu. Ovaj proces su ljudi dugo koristili za očuvanje hrane, pripremu hrane, proizvodnju raznih mliječnih proizvoda, vina.

Obilježje bakterija

Bakterije mliječne kiseline su gram-pozitivni anaerobi. To znači da za oksidacijske procese i metabolizam ne trebaju kisik. Bakterije mliječne kiseline spadaju u skupinu (obitelj) Lactobacillaceae, koja uključuje:

• subfamilija Lactobacilleae (uključuje rod Lactobacillus);
• Podskupina Streptococceae (uključuje rodove Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus).

Prve dvije vrste su najznačajnije za osobu i njegove gospodarske aktivnosti. Usprkos bliskoj povezanosti, predstavnici reda Lactobacillales, poput upale pluća streptokoka, obično se ne pripisuju skupini bakterija mliječne kiseline. A korisne bifidobakterije ili mikrobi iz roda Bacillus, koji su aerobi koji stvaraju spore, ponekad se spominju u grupi laktobacila zbog sličnosti u metabolizmu ugljikohidrata i njihove uloge u prehrambenoj industriji.

klasifikacija

Klasifikacija bakterija mliječne kiseline nije dovoljno razvijena. Po prirodi fermentacijskih produkata, oni se dijele u dvije skupine.

• Homofermentativni . Kao rezultat fermentacije ugljikohidrata, uglavnom se oslobađa mliječna kiselina. U malim količinama, proces prati sukcinatna i fumarna kiselina, ugljični dioksid i etanol.
• Heterofermentativ također tvori mliječnu kiselinu kao rezultat razgradnje ugljikohidrata. Uz to, oko polovice šećera koristi za proizvodnju octene kiseline, ugljičnog dioksida i etanola.

Razvrstavanje po obliku je teško, jer bakterije mliječne kiseline pripadaju skupini varijabilnih mikroorganizama. Oblik mikrobne stanice ovisi o dobi bakterija, kemijskom okruženju i uvjetima staništa. Za određivanje vrste laktobacila stvaraju se specifični uvjeti, koriste se standardne okoline i provodi proučavanje kulture u određenoj dobi. Također ocijenite vrstu fermentacije ugljikohidrata, potrebu za izvorima hrane, optičku rotaciju molekule mliječne kiseline.

streptokoke

Vrste roda Streptococcus fermentacijske vrste su homofermentativne. Kada fermentira više od 90% izvornih šećera, oni se pretvaraju u mliječnu kiselinu, a samo mala količina - u octenu kiselinu i alkohol. Najpoznatiji predstavnici su kulture:

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

laktobacili

U mliječnoj industriji laktobacili se nazivaju palicama mliječne kiseline. Mlijeko fermentira mnogo brže od kokalnih oblika, postižući niže pH vrijednosti (oko 3,5). Optimalni razvoj laktobacila pokazuje u kiselim uvjetima s niskim sadržajem kisika. U prirodi, te bakterije žive na površini biljaka, ističu se iz sline i probavnog trakta ljudi i životinja.

Primijećeno je da sterilno mlijeko ne sadrži štapiće mliječne kiseline - oni dolaze u njega iz vanjskog okoliša. Laktobacili podnose kratkotrajnu pasterizaciju, ali umiru pri visokim temperaturama sterilizacije. Stoga se u pasteriziranom mlijeku bakterije mliječne kiseline značajno smanjuju, ali su i dalje prisutne. Najčešći predstavnici roda Lactobacterium su:

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

Osnovna svojstva

Kokalni oblici laktobacila imaju promjer od 0,6 - 1,1 mikrona. U kulturi su koki raspoređeni pojedinačno, dvostruko ili u lancima različitih duljina. Šipke su vrlo promjenjivog oblika: od sfernih do nitastih oblika od 0,7 do 8,0 mikrona po duljini, pojedinačnih ili u lancima. Na morfologiju stanica značajno utječe kemijski sastav okoliša. Bakterije mliječne kiseline, čija je fotografija prikazana u nastavku, izolirane su iz starter kulture jogurta.

Laktobacili se razmnožavaju uglavnom dijeljenjem, opisuju se slučajevi ligacije stanica i reprodukcije gonidijem. Dokazano je postojanje oblika koji se mogu filtrirati i procesa sporulacije.

Gdje žive bakterije mliječne kiseline

Laktobacili ne mogu samostalno sintetizirati aminokiseline i neke vitamine. Zbog toga ne postoje ni u tlu ni u vodi. U prirodnim uvjetima izolirani su od sadržaja. ljudska crijeva i životinje, s površine biljaka. Optimalno okruženje za život bakterija mliječne kiseline je mlijeko i mliječni proizvodi.

Izvori hrane za laktobacile su mono- i disaharidi. Neke vrste fermentiraju polisaharide, kao što je dekstroza. Također, kao izvor energije, ti mikroorganizmi, pod određenim uvjetima, koriste organske tvari kiseline: jabučno, octena, piruvična, mravlja, fumarna i limunska. U nedostatku supstrata koji sadrže ugljik za prehranu mogu se obraditi aminokiseline.

Bakterije mliječne kiseline nisu sposobne za sintezu organskog dušika, pa stoga zahtijevaju njegov sadržaj u hranjivom mediju. Također trebaju vitamine, osobito u purinskim bazama: biotin, tiamin, pantotenske, folne kiseline. Svi oblici laktobacila otporni su na povišene koncentracije alkohola. Istodobno se razmnožavaju sporije, ali žive dulje. Tako, u pročišćenim vinima bakterije mliječne kiseline traju do 7 mjeseci.

Mikrob je mezofilan, rjeđe termofilan. Optimalna temperatura za vitalnu aktivnost je + 25 ° S ... + 30 ° S. Pri temperaturi od + 15 ° C, fermentacija se značajno usporava, a kod + 45 ° C laktobacili se umnožavaju. Stanište bakterija mliječne kiseline može biti i kisik i bez pristupa zraku. Ne trebaju kisik, u većini slučajeva inhibiraju razvoj mikroba i ometaju normalan proces fermentacije.

Mliječna fermentacija

Mliječna fermentacija je proces anaerobne oksidacije ugljikohidrata, koji proizvodi mliječnu kiselinu. Kao rezultat fermentacije mliječne kiseline, bakterije primaju energiju koja se ostvaruje za rast i reprodukciju u anoksičnim uvjetima. U isto vrijeme, laktobacili smanjuju pH na vrijednosti ispod 5, inhibirajući rast drugih mikroorganizama.

Heterofermentativna fermentacija je složeniji proces. Ovisno o uvjetima i mikrobnoj kulturi, od ugljikohidrata nastaju različite kombinacije mliječne i octene kiseline oslobađanjem ugljičnog dioksida i etanola.

Mliječna fermentacija u čistom obliku koristi se u kemijskoj industriji za proizvodnju mliječne kiseline. Široko se koristi u koži, u industriji bojadisanja, u farmaceutskoj industriji, u proizvodnji plastike i deterdženata za pranje rublja. U prehrambenoj industriji potrebna je mliječna kiselina za proizvodnju konditorskih i bezalkoholnih pića.

Mliječna fermentacija nije uvijek korisna za ljudsku aktivnost. Spontani proces, počevši od mlijeka, vino bezalkoholno pića, dovodi do kvarenja hrane. Organoleptički, to se izražava u kiselosti, zamagljivanju i muljavanju supstrata.

Hrana i laktobacile

Bakterije mliječne kiseline naširoko se koriste za proizvodnju i očuvanje raznih proizvoda. Njihova je vrijednost posebno velika u mliječnoj industriji.

• Industrija mliječnih proizvoda.

Za dobivanje proizvoda mliječne kiseline, fermentira se sterilizirano mlijeko ili vrhnje dodavanjem čistih kultura. Nazivaju se "starter starter". Ovisno o vrsti startera dobivaju se različiti proizvodi.

Za proizvodnju kefira i koumisa korištene su kulture koje, osim mliječne kiseline, osiguravaju i alkoholno vrenje. Kiselo se tijesto priprema na osnovi zrna kefira, koji su izvor velike zajednice mikroorganizama koji još nisu u potpunosti istraženi (mliječne kiseline i streptokoke, mikrokoke i kvasac).

U procesu proizvodnje sira bakterije mliječne kiseline djeluju u prvoj fazi, osiguravajući preklapanje kazeina, a zatim ih zamjenjuju mikroorganizmi propionske kiseline.

Za primanje kiselo-mliječne maslacne kreme napravite Str. lactis, str. cremoris i Leuconostoc cremoris. Kada se doda u homogenizirano mlijeko L. bulgaricus i Str. thermophilus dobiva jogurt.

U proizvodnji svježeg sira i sireva njemačke skupine, fermenti koji sadrže Str. lactis ili L. bulgaricus i Str. thermophilus. I za proizvodnju tvrdih sireva u fazi sazrijevanja u kulturi L. casei i Str. lactis.

• Proizvodnja vina.

U proizvodnji vina naširoko se koriste tri vrste laktobacila: Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc. To su uglavnom heterofermentativni kokovi koji osiguravaju malolaktičku fermentaciju u vinima visoke kiseline. Međutim, oni fermentiraju jabučnu kiselinu i ne utječu na druge kemijske komponente vina. Laktobacili mogu pokvariti piće, uzrokujući mliječno vrenje. Kao posljedica, pojavljuju se defekti kao što su užeglost, pretilost, razgradnja vinske kiseline.

• Pekara.

U kruhu se nalazi oko 70 okusa i aromatskih tvari, od toga 28 kiselina, 11 alkohola, 28 karbonilnih spojeva, 6 etera, metil merkaptan i amonijak. Bakterije mliječne kiseline sudjeluju u formiranju većine njih. Najveću vrijednost za proizvodnju raženog kruha imaju laktobacili. Kiselo tijesto daje elastičnost tijesta, smanjuje ga i potiče podizanje. Kiselost testa važan je pokazatelj kvalitete. U proizvodnji pšeničnog kruha laktobacili imaju neznatnu ulogu, uglavnom proces ovisi o kulturi kvasca. Glavni sastojci mliječno kiselog tijesta za pripremu tijesta su L. brevis, L. plantarum i L. fermenti.

• Konzerviranje mesa i ribe.

Bakterije mliječne kiseline koriste se u proizvodnji salama i kobasica, drugih kobasica, u sazrijevanju ribe sa slabim soljenjem. Mliječna kiselina ubrzava proces konzerviranja i daje proizvodima vrijedan okus.

• Biološka konzervacija povrća i voća.

Pripreme se provode na istom principu kao i silaža. Ugljikohidrati biljaka pod utjecajem bakterija mliječne kiseline pretvaraju se u mliječne i octene kiseline, koje su izvrsni konzervansi.

Kiseli kupus i krastavci, ukiseljene jabuke, Rajčice i lubenice - ovdje je primjer jednostavnih priprema za zimu. Tako spontani proces fermentacije počinje u usitnjenom i dobro zbijenom kupusu s malim dodatkom soli, u kojoj prvi sudjeluje Leuconostoc, a kasnije L. plantarum.

Uloga u poljoprivredi

Hranjenje krme najbolji je način žetve i očuvanja zelene mase. Za stvaranje potrebnih uvjeta, početne sirovine (trava, zelena masa kukuruza, vrhovi) stavljaju se u posebne silose, pažljivo nabijaju i prekrivaju slojem zemlje. Time se stvaraju uvjeti u kojima većina mikroba umire, a bakterije mliječne kiseline prerađuju ugljikohidrate biljaka dok koncentracija mliječne kiseline ne bude 60% ili više, a kiselost silaže doseže pH 4,5. Osim mliječne, u silosu se nakuplja i octena kiselina. Za dovršetak procesa potrebno je oko mjesec dana.

Mikroflora u ljudskom crijevu

Ljudski crijevni trakt naseljava mnoštvo mikroorganizama mliječne kiseline, nazvanih lakto-i bifidobakterije. Proizvod njihovog metabolizma - mliječne kiseline - ima nekoliko pozitivnih trenutaka.

• Stimulira motilitet crijeva.
• Smanjuje stvaranje plina.
• Stimulira izlučivanje probavnih sokova.
• Poboljšava apsorpciju kalcija, fosfora i željeza.

Osim toga, laktobacili imaju sposobnost da se odupru različitim patogenim mikroorganizmima. Zbog proizvodnje biološki aktivnih tvari (organske kiseline, vodik peroksid, antibiotici i bakteriocini), mikroorganizmi opasni za crijevnu aktivnost su premješteni. Ako se broj bakterija mliječne kiseline smanji na broj, onda je njihovo mjesto uvjetno patogena mikroflora. Na temelju sojeva izoliranih iz crijeva ljudi i životinja, razvijeni su lijekovi koji poboljšavaju stanje pacijenta u mnogim infekcijama.

Što je probiotici?

Početkom 20. stoljeća poznati ruski znanstvenik Ilya Ilyich Mechnikov proveo je niz eksperimenata za obnavljanje mikroflore ljudskog intestinalnog trakta uz pomoć kulture bakterije mliječne kiseline L. bulgaricus . Kao rezultat istraživanja, Mechnikov je razvio prvi probiotik, "Mechnikov jogurt", koji je on sam koristio dugi niz godina, propisivao pacijentima i preporučivao piće svim svojim prijateljima.

Trenutno, probiotici - klasa lijekova usmjerena na obnavljanje prirodnog okoliša tijela. Dugoročne studije dokazale su učinkovitost probiotika (uključujući laktobacile) u različitim kliničkim slučajevima.

• Kod sindroma iritabilnog crijeva, redoviti unos kultura mliječne kiseline eliminira zatvor i smanjuje vrijeme da hrana prođe kroz crijevo.
• Laktobacili imaju imunostimulirajući učinak. Oni potiču proizvodnju antitijela, citokina, interferona u crijevima i povećavaju aktivnost fagocita.
• Regulacijom imunološkog odgovora smanjuje se intenzitet alergijskih reakcija, uključujući antibiotike.
• Spriječiti pojavu respiratornih bolesti i proljeva virusnog podrijetla u zimskim mjesecima.
• Smanjite razinu "štetnog" kolesterola u krvi, poboljšajte metabolizam u jetri.

Mliječna probiotička bakterija naširoko se koristi u medicini za prevenciju i liječenje akutnih i kroničnih bolesti crijeva, dišnih putova, za vraćanje crijevne mikroflore i stimuliranje imunološkog sustava. Moguće je uzimati kulture probiotika u obliku tableta i prašaka, u prirodnom obliku (kefir, jogurt, acidofilno mlijeko, jogurti i drugi proizvodi mliječne industrije).