Пропионовокислые бактерии живут за счет пропионовокислого брожения, в процессе которого из субстратной глюкозы образуется пропионовая кислота, углекислый газ и ацетат.

 

Пропионовая кислота – небольшая молекула органической кислоты, которая обладает свойствами жирных кислот. Жирные кислоты присутствуют в жирах, маслах и в восках органического происхождения.

По названию основного продукта, который генерирует данный род бактерий – пропионовой кислоты – этим микроорганизмам и дали название – пропионовокислые.

Среди представителей данного рода выделены три подгруппы, в которые входят:

· классические пропионовокислые бактерии;

· кожные пропионовокислые бактерии;

· почвенные пропионовокислые бактерии (в эту группу входит только один вид).

Несмотря на разнообразие сред для обитания, все пропионовокислые бактерии расщепляют углеводы, используя механизм гликолиза, в результате чего образовывается пировиноградная кислота, а уже из нее синтезируются все характерные для данной группы продукты жизнедеятельности.

Классические пропионибактерии

Классические микроорганизмы группы – это те, естественное место обитания которых – молоко и сыры.

По причине связи с молочными продуктами иногда Propionibacterium называют молочнокислыми пропиони. Однако их нельзя путать с классическими молочнокислыми бактериями, к которым относятся только лакто- и бифидобактерии.

 

Основное отличие состоит в конечных продуктах. Лакто- и бифидобактерии производят молочную кислоту, которая по своим свойствам значительно отличается от пропионовой кислоты.

Кроме того, пропионибактерии расщепляют молочную кислоту (лактат), продукт, который производят молочнокислые бактерии.

В молоко Propionibacterium попадают из рубца жвачных животных.

Продукты жизнедеятельности

В основном человеку интересны продукты жизнедеятельности классических пропионовокислых прокариотов, которые находятся в молоке.

Благодаря продуктам пропионовокислого брожения из молока изготавливается сыр. Какие же качества сыру придают пропионибактерии:

1. Сворачивая углеводы, входящие в состав лактата, микробы этой группы обогащают субстрат витамином В12.

2. Пропионовая кислота придает сыру острый, насыщенный вкус.

3. По причине присутствия углекислого газа в сыре образуются поры (дырки).

Однако нужно понимать, что сами по себе те бактерии, которые присутствуют в молоке, не способны так свернуть находящийся в нем лактат, чтобы производитель мог добиться получения твердого сыра.

Присутствующие в молоке Propionibacterium способствуют изготовлению из молока творога.

Так в молоке, в котором уже начали активно действовать молочнокислые бактерии (на практике молоко начало прокисать), образуется молочная кислота (лактат), и эта кислота используется пропионовокислой флорой для створаживания молока.

Для получения же сыров твердых сортов используется сычужная закваска.

Сычужная закваска – это бактерии, выделенные из рубца молодых телят. Именно этой закваской сбраживают исходное молочное сырье, а после несколько месяцев выдерживают при определенных температурах для получения готового продукта пропионовокислого брожения – сыра.

 

Вопрос № 25

Первичная микрофлора молока, источники заражения молока. Бактерицидная фаза.

Категория: Ответы на госэкзамен по дисциплинам молочной отрасли

Содержание микроорганизмов в сыром молоке отражает уровень гигиены получения молока, особенно степень чистоты доильных установок, условия его хранения и транспортирования.

Известны два пути обсеменения молока микроорганизмами: эндогенный и экзогенный. При эндогенном пути молоко обсеменяется микроорганизмами непосредственно в вымени животного. Экзогенное обсеменение происходит из внешних источников: кожи животного, подстилочных материалов, кормов, воздуха, воды, доильной аппаратуры и посуды, рук и одежды работников молочной фермы.

Эндогенное обсеменение. В молоке вымени всегда содержится определенное количество микроорганизмов. В железистой части вымени микроорганизмы могут находиться непостоянно и в единичном количестве клеток. В выводных протоках и молочной цистерне количество бактерий может достигать нескольких десятков или сотен клеток в 1 см3. Это микроорганизмы — комменсалы вымени. К ним относятся энтерококки (En(. liquefaciens), микрококки, иногда маститные стрептококки, коринебактерии и др.

У входа в сосковый канал, в каплях молока, оставшихся от предыдущей дойки постоянно размножаются микроорганизмы, образуя так называемую бактериальную пробку, в которой количество бактерий достигает сотен тысяч клеток в 1 см' молока. Поэтому перед дойкой первые струйки молока необходимо сдаивать в отдельную посуду, т. е. бактериальные пробки не должны попадать в общую массу молока.

Эндогенное обсеменение молока вымени может происходить также при маститах, септических инфекционных болезнях, травмах и воспалительных процессах соскового канала и вымени.

Экзогенное обсеменение. Важнейшим источником бактерий сырого молока является кожа животного, и особенно кожа вымени и сосков, на которые надевают доильные стаканы.

Подстилочные материалы из соломы и сена являются существенным источником загрязнения кожного покрова животного, а затем и молока кишечными палочками, маелянокислыми бактериями, энтерококками, гнилостными спорообразующими бактериями, дрожжами, плесенями, молочнокислыми бактериями и др. Нельзя использовать в качестве подстилки торфяную крошку.

В кормах также содержится много разнообразных микроорганизмов. В свежескошенной траве больше молочнокислых бактерий, в грубых кормах - гнилостных спорообразующих аэробных бацилл. В кормах содержатся пропионовокислые, уксуснокислые бактерии, актиномицеты, дрожжи кдр.

Доильные установки и резервуары для хранения молока являются основным источником заражения молока психрофнльными бактериями, преимущественно псевдомонадами, которые интенсивно размножаются в молочно-водной среде на плохо вымытых и дезинфицированных установках, находясь в активной фазе размножения. У них отсутствует период адаптации - лагфаза. В плохо вымытой и непросушенной аппаратуре размножаются также молочнокислые бактерии, кишечные палочки, микрококки, гнилостные микроорганизмы и др.

Руки и одежда работников ферм могут стать источником обсеменения молока возбудителями (кишечными палочками, стафилококками, стрептококками и др.) различных болезней. Работники ферм, соприкасающиеся с молоком, обязаны строго выполнять правила личной гигиены, предупреждающие обсеменение молока микроорганизмами.

Период после доения, когда в молоке не отмечается размножения бактерий, называется бактерицидной фазой. Микробы в этой фазе, как правило, не размножаются, иногда их количество даже уменьшается в результате бактерицидного действия лактеина I и II, лизоцима и лейкоцитов. Продолжительность бактерицидной фазы зависит от количества бактерий, находящихся в молоке, температуры хранения и индивидуальных свойств организма животного.

Лизоцимы (лактенины) представляют собой вещества белковой природы (ферменты), образующиеся в организме животного и обладающие бактерицидным и бактериостатическим действием по отношению ко многим видам бактерий. Большое количество лизоцимов находится в различных жидкостях организма: слезной жидкости, слюне, спинномозговой жидкости, молоке и особенно в молозиве и околоплодной жидкости.

В молоке коров находится четыре группы лизоцимов: лизоцим М (молока), лизоцим В (вымени), лизоцим О (основной), лизоцим Т (термостабильный). Они вырабатываются молочной железой или поступают в молоко из крови. При пастеризации молока лизоцимы (кроме термостабильного) инактивируются.

'Наибольшей бактерицидной активностью отличается лизоцим М. Он действует губительно на патогенных стафилококков, маститного стрептококка, сальмонелл, кишечных палочек, возбудителя сибирской язвы и др., особенно грамположительных микроорганизмов. Отсутствие лизоцима М в свежевыдоенном молоке свидетельствует о заболевании молочной железы; такое молоко является биологически неполноценным, так как в нем беспрепятственно могут размножаться многие виды микроорганизмов.

В молоке, содержащем большое количество микроорганизмов, лизоцимы быстро расходуются и довольно скоро утрачивают свое антибактериальное действие.

Антитела — гамма-глобулины, образующиеся в макроорганизме в ответ на введение в него микроорганизмов, их продуктов обмена или других чужеродных белковых веществ. Антитела являются термолабильными, т. е. они разрушаются при пастеризации молока.

Вопрос № 43

Во время хранения молока изменяется количество содержащихся в нем микроорганизмов, а также соотношение между отдельными группами и видами бактерий. Характер этих изменений зависит от температуры и продолжительности хранения молока, а также от степени обсеменения и состава микрофлоры. Различают следующие естественные фазы развития микроорганизмов:

Бактерицидная фаза. Время, в течение которого микроорганизмы не развиваются в свежевыдоенном молоке и даже частично отмирают, называют бактерицидной фазой. Бактерицидные свойства молока обусловлены присутствием в нем лизоцимов, нормальных антител, лейкоцитов и др.

Продолжительность бактерицидной фазы имеет большое значение в сохранении хорошего качества молока. Она зависит от температуры хранения молока, степени его обсеменения, состава микрофлоры и индивидуальных особенностей дойных животных.

Особенно большое влияние на продолжительность бактерицидной фазы оказывает температура хранения молока. Чем она выше, тем короче бактерицидная фаза:

Зависимость продолжительности бактерицидной фазы от степени обсеменения молока тоже обратная: чем больше микроорганизмов в молоке, тем менее продолжительна бактерицидная фаза. С увеличением концентрации бактерий в молоке на несколько тысяч клеток при одной и той же температуре хранения продолжительность бактерицидной фазы сокращается в два раза.

Таким образом, существует два пути увеличения продолжительности бактерицидной фазы: получение бактериально чистого молока и его немедленное охлаждение до низких плюсовых температур.

Фаза смешанной микрофлоры. По окончании бактерицидной фазы начинается ничем не задерживаемое размножение всех групп микроорганизмов, находящихся в молоке и способных в нем размножаться при данных условиях. Интенсивность их размножения будет различной. Эта фаза является периодом наиболее быстрого размножения микрофлоры. Она продолжается от 12 ч до 1-2 сут. В течение этого периода микрофлора молока возрастает от немногих тысяч микробов, которые оно имеет к концу бактерицидной фазы, до сотен миллионов. В остальных фазах развития концентрация микробов может увеличиться до 1-3 млрд. Такой быстрый темп размножения объясняется тем, что в молоке в это время еще не накопились продукты жизнедеятельности микроорганизмов, задерживающие их дальнейшее развитие. Лишь к концу фазы продукты обмена в виде органических кислот будут задерживать развитие многих групп микроорганизмов, чем и определяется граница между фазой смешанной микрофлоры и следующей.

 

 

Качественный состав микробов в фазе смешанной микрофлоры определяется составом первичной микрофлоры молока, скоростью размножения различных видов микроорганизмов и температурными условиями хранения молока.

Фаза молочнокислых бактерий. Эта фаза начинается с момента заметного нарастания кислотности и преобладания молочнокислых бактерий в молоке (кислотность около 60 °Т и свыше 50 % молочнокислых стрептококков от общего количества бактерий). В дальнейшем с накоплением молочной кислоты молочнокислые бактерии замедляют темп своего размножения, а остальные группы микроорганизмов постепенно отмирают.

Наиболее чувствительными к повышению кислотности являются флюоресцирующие бактерии, за ними погибают гнилостные микроорганизмы, далее — микрококки, а также бактерии группы кишечных палочек, дольше всех выдерживающие нарастание кислотности среди немолочнокислых бактерий. Молочная кислота не является губительным фактором для спор дрожжей и плесеней, находящихся в молоке.

Следовательно, в течение молочнокислой фазы происходит как бы самоочищение молока почти от всех групп микроорганизмов, кроме молочнокислых бактерий, количество которых к концу фазы приближается к 100 % всей микрофлоры.

Первоначально в фазе молочнокислых бактерий преобладают молочнокислые стрептококки, максимальное количество которых (до 2 млрд в 1 см³) накапливается через 1—2 сут. При этом предельная кислотность достигает 120°Т и наблюдается массовое отмирание стрептококков. Молочнокислые палочки, как более кислотоустойчивые, продолжают размножаться, и уже на 4-е сутки их количество превышает количество стрептококков, а через 7 сут увеличение достигает почти 100 %. В дальнейшем после возрастания кислотности до 250-300 °Т происходит отмирание и молочнокислых палочек.

Продолжительность молочнокислой фазы очень велика, она может длиться месяцами без каких-либо заметных изменений в микрофлоре, кроме только что рассмотренных. Это объясняется наличием молочной кислоты, которая подавляет развитие микроорганизмов. В этот период времени не могут размножаться и дрожжи с плесенями. Молочнокислую фазу можно назвать также фазой консервирования молока, хотя оно не является абсолютным, так как по истечении некоторого времени возникают новые микробиологические процессы — развиваются дрожжи и плесени.

Фаза развития дрожжей и плесеней. Эта фаза является заключительной во всем процессе микробиологических изменений молока. После полного ее завершения органическое вещество молока претерпевает почти полную минерализацию (разложение на неорганические вещества). Начальные стадии фазы могут наблюдаться в масле, сыре, твороге и сметане.

Внешняя картина развития этой фазы выражается в том, что еще во время молочнокислой фазы на поверхности сгустка (если он не подвергается перемешиванию) образуются отдельные островки молочной плесени (Geotrichum lactis), постепенно смыкающиеся в сплошную белую пушистую пленку. В это же время появляются дрожжи вида Candida mycoderma, участвующие в образовании пленки. Позже появляются плесени родов Penicillium и Aspergillus.

Внешний вид и качество молока в это время изменяются сравнительно слабо. Появляется прогорклый вкус, обусловленный продуктами разложения жира, что особенно бывает заметно в кислых сливках (сметане). Появляются плесневый и дрожжевой привкусы. Через некоторое время под пленкой начинают появляться признаки пептонизации в виде слоя полупрозрачной жидкости светло-желтого или темно-бурого цвета. Слой быстро увеличивается за счет исчезающего сгустка, который в дальнейшем полностью растворяется, превращаясь в буроватую жидкость, закрытую сверху, как пробкой, толстой пленкой плесени. По мере распада белка реакция среды становится щелочной, в результате чего создаются условия для развития гнилостных бактерий.

Плесени, развиваясь во время продолжения молочнокислой фазы, разлагают белки и подщелачивают субстрат, что на время активизирует развитие отмирающих молочнокислых бактерий. Поэтому правильнее было бы сказать, что фаза плесеней «налагается» на молочнокислую, а не заменяет ее, как это имеет место между фазой смешанной микрофлоры и фазой молочнокислых бактерий.

Под пороками молока понимают необычные, исключительные отклонения свойств молока от нормы.

Пороки возникают при нарушении санитарно-гигиенических правил получения, первичной обработки и нарушении режимов хранения молока. Проявление различных пороков обусловлено развитием микроорганизмов, преобладающих в молоке. Условно пороки молока подразделяют на пороки консистенции, вкуса, запаха, цвета и пороки смешанного характера.

Пороки консистенции. Ослизнение и тягучесть молока- один из распространенных пороков консистенции. Различают ослизнение без заметного нарастания кислотности и ослизнение с повышением кислотности, сопровождающее нормальный кисломолочный процесс.

Ослизнение без заметного нарастания кислотности вызывается бесспоровой палочкой Bact. lactis viscosum, по биологическим свойствам близкой к кишечной палочке Enterobacter aerogenes, но не обладающей газообразующей способностью.

Так как кислотность молока не повышается, то оно не свертывается, а приобретает лишь тягучесть, особенно выраженную на поверхности. При дальнейшем развитии наблюдается пептонизация, появляется полупрозрачный отстой буроватой сыворотки. Молоко приобретает горький вкус, оно свертывается при нагревании.

Возникновению порока способствуют задержка кисломолочного процесса и длительное хранение молока при температуре ниже 10 °С. Ослизнение с повышением кислотности обусловлено развитием слизеобразующих штаммов Lac. cremoris и Lbm. acidophilum. Порок возникает при хранении молока при температуре выше 10 °С.

Преждевременное свертывание проявляется при нагревании молока, имеющего нормальную или незначительно повышенную кислотность. Возбудителями этого порока в сыром молоке являются микрококки и маммококки (Ent.liquefaciens), выделяющие протеолитические ферменты типа сычужного, которые и обусловливают порок. Причиной порока может быть также примесь молозива в молоке.

Пороки вкуса и запаха. Горький вкус возникает при длительном хранении молока при низких температурах (ниже 10 °С). Причиной порока является пептонизация молока, вызываемая маммококками (Ent. liquefaciens) и гнилостными микроорганизмами, разлагающими белки до пептонов, имеющих горький вкус.

Прогорклый вкус связан с изменениями жира. Возбудителями порока являются главным образом флюоресцирующие палочки и другие виды, обладающие липолитической активностью. Порок обусловлен накоплением в молоке продуктов разложения жира и альдегидов, кетонов, масляной кислоты.

Мыльный, щелочной вкус возникает при долговременном хранении охлажденного молока. Причинами порока являются бактериальное разложение белков и омыление жира, вызываемое гнилостными неспорообразующими палочками Bact. lactis saponacei и Bact. sapolacticum, оптимальной температурой развития которых является температура 10 °С. По биологическим свойствам первый вид близок к Е. coli, второй - к Ps. fluorescens.

Несвойственные молоку запахи (навозный, травяной, репный, сырный, тухлый и др.) возникают при развитии кишечных и флюоресцирующих палочек, которые разлагают азотистые вещества с образованием летучих продуктов с разнообразными запахами.

Пороки цвета. Синее молоко возникает через 24-72 ч при хранении молока при температуре 20-25 °С или же при длительном хранении молока при температуре ниже 10 °С. Синяя окраска молока наблюдается только на его поверхности. Возбудителем порока является синегнойная палочка Ps. aeruginosa.

Красное молоко возникает при развитии в охлажденном молоке чудесной палочки - Serratia marcescens, образующей на, поверхности молока красные пятна. Порок необходимо отличать от крови, попадающей в молоко при маститах, - кровь оседает на дно сосуда.

Желтое молоко встречается очень редко, при длительном хранении охлажденного молока при температуре ниже 10 °С. Возбудителем порока является грамотрицательная подвижная палочка Bact. synxathum.

Порок смешанного характера. Бродящее молоко - выражается в усиленном выделении газов, образующих пену под слоем сливок. Он относится к наиболее распространенным порокам. Возбудителями являются три группы микроорганизмов: кишечные палочки, дрожжи и маслянокислые бактерии.

Одновременно с газообразованием возникают и различные запахи: навозный, спиртовой, дрожжевой, масляной кислоты и др.