Концентрация соли и сахара

Поваренная соль и сахар издавна используются для повышения стойкости продуктов к микробной порче и лучшей сохранности пищевых продуктов.

 

Повышение содержания растворенных веществ (соли или сахара) в питательной среде сказывается на величине осмотического давления внутри микроорганизмов, вызывает их обезвоживание. При повышении концентрации поваренной соли в субстрате более 3-4 % размножение многих, в том числе гнилостных, микроорганизмов замедляется, при концентрации более 7-12% — прекращается.

 

Некоторые микроорганизмы нуждаются для своего развития в высоких концентрациях соли (20 % и выше). Их называют солелюбивыми, или галофилами. Они могут вызывать порчу соленых продуктов.

 

Высокие концентрации сахара (выше 55-65 %) прекращают размножение большинства микроорганизмов, это используется при приготовлении из плодов и ягод варенья, джема или повидла. Однако эти продукты тоже могут подвергаться порче в результате размножения осмофильных плесеней или дрожжей.

Присутствие соли в консервируемом продукте влияет на термоустойчивость микроорганизмов в зависимости от ее концентрации и вида микробов.

 

Небольшие концентрации поваренной соли (1—2%) повышают устойчивость к высокой температуре многих микроорганизмов и их спор, в том числе С1. botulinum. Наивысший эффект действия соли на термоустойчивость некоторых видов споровых (Вас. mesentericus, Cl. sporogenes) и бесспоровых микроорганизмов (Micrococcus candidans, бактерии рода Lactobacterium и др.) наблюдается при концентрации соли 5,8%. Споры Cl. periringens наиболее устойчивы к нагреванию в присутствии 3% поваренной соли.

 

Значительные концентрации соли (выше 10%) оказывают обратное действие, т. е. уменьшают термоустойчивость Cl. perfringens, Cl. botulinum и других микроорганизмов.

 

Повышение термоустойчивости микроорганизмов при небольших концентрациях поваренной соли объясняется осмотическим отсасыванием влаги из микробных клеток, в результате чего их устойчивость к нагреванию повышается. Если же концентрация соли достигает 10%, то начинает проявляться ее высаливающее действие на белки, что приводит к снижению термоустойчивости микробов и их спор.

 

При небольших концентрациях (2—18%) сахар не оказывает заметного влияния на устойчивость микроорганизмов к высоким температурам. Сахар в несколько больших концентрациях (30%) оказывает защитное действие на дрожжи и плесени. Высокие концентрации сахара (70%) заметно повышают устойчивость многих микроорганизмов, в том числе Cl. botulinum, к нагреванию, В этом случае повышение термоустойчивости также объясняется потерей микробными клетками части свободной воды в результате осмоса.

22. ультразвук для обработки пищи

Различные формы лучистой энергии, распространяющейся в пространстве в виде электромагнитных волн, обладают разнообразным физическим, химическим и биологическим действием. Различен и характер ее воздействия на микроорганизмы. Под их влиянием в клетках или в субстрате происходят физические или химические изменения. Чтобы излучение подействовало на какое-либо вещество живой клетки, оно должно этим веществом поглощаться. Следовательно, для эффективности облучения большое значение имеют проникающая способность лучей, а также длина его волны и его доза.

 

Свет - рассеянный солнечный свет мало влияет на жизнедеятельность микробов, но прямой солнечный свет вызывает довольно быструю гибель большинства из них. Наиболее заметным бактериоубивающим (бактерицидным) действием обладает часть светового спектра с короткими длинами волн (ультрафиолетовая, фиолетовая, голубая).

 

Ультрафиолетовые лучи - вызывают либо гибель, либо мутации микроорганизмов в зависимости от вида микробов, дозы и продолжительности облучения.

Споры бактерий значительно устойчивее к действию УФ-лучей, чем вегетатавные клетки, чтобы убить споры, требуется в 4-5 раз больше энергии.

УФ-лучи применяются для дезинфекции воздуха в медицинских и производственных помещениях, в холодильных камерах, для обеззараживания производственного оборудования, упаковочных материалов тары. Обработка воздуха в течение 6 ч уничтожает до 80% микробов. Применение УФ-лучей для стерилизации пищевых продуктов ограничено в связи с малой проникающей способностью этих лучей (стерилизуется лишь поверхностный слой продукта) и некоторым ухудшением вкусовых и пищевых качеств продуктов под воздействием облучения, особенно тех, в составе которых содержится большое количество жиров.

 

Ионизирующие излучения - к ним относятся космические, рентгеновские и радиоактивные излучения (альфа-, бетта- и гамма-лучи), возникающие при распаде радиоактивных элементов. Они имеют наиболее короткую длину волны и обладают высокой проникающей способностью. В малых дозах эти лучи действуют стимулирующе - повышают интенсивность жизненных процессов; увеличение дозы приводит к возникновению мутаций, а продолжение ее роста - к гибели. Гибель микроорганизмов происходит при дозах облучения, в сотни и тысячи раз превосходящих смертельную дозу для животных.

 

Радиоволны - радиоволны длиной порядка сотен метров и более, по-видимому, не действуют на микроорганизмы. Короткие радиоволны (длиной 10-50 м) и особенно ультрарадиоволны (метровые и меньшей длины) губительны для микроорганизмов. При прохождении коротких и ультрарадиоволн через среду возникает переменный ток высокой (Вч) и сверхвысокой (сВч) частот. Поглощенная помещенным в электромагнитное поле объектом (продуктом, микробными клетками) электрическая энергия преобразуется в тепловую - происходит быстрый и высокий нагрев объекта. Благодаря специфическим особенностям этого способа нагревания перспективно его применение для пастеризации и стерилизации пищевых продуктов. Сверхвысокочастотную электромагнитную обработку пищевых продуктов применяют на предприятиях общественного питания. Время тепловой обработки различных изделий до их готовности сокращается во много раз, по сравнению с традиционным способом, при значительном снижении числа микроорганизмов. При этом улучшаются санитарно-гигиенические и технические условия работы.

 

Ультразвук (УЗ) - это механические колебания с частотами выше 20000 Гц (20 кГц), что находится за пределами частот, воспринимаемых человеком. УЗ-колебания ускоряют многие химические реакции, вызывают распад высокомолекулярных соединений, коагуляцию белков, инактивацию ферментов и токсинов, могут привести к разрыву клеточной стенки, а иногда и разрушению внутриклеточных структур. Практическое использование УЗ-волн с целью стерилизации эффективно в основном для жидких пищевых продуктов (молока, фруктовых соков, вин), воды, для мойки и стерилизации стеклянной тары. При обработке с помощью УЗ-волн плотных пищевых продуктов с целью их стерилизации происходит не только уничтожение микроорганизмов, но и повреждение молекул самого сырья.

Спиртовое брожение

Спиртовое брожение. Условия и химизм. Промышленное использование

Брожемние (тж. сбрамживание, ферментамция) -- это, в наиболее строгом смысле, анаэробный метаболический распад молекул питательных веществ, например глюкозы, без окисления в чистом виде. Брожение не высвобождает всю имеющуюся в молекуле энергию; оно просто позволяет продолжаться гликолизу (процесс, выходом которого на одну молекулу глюкозы являются две молекулы АТФ), восполняя восстановленные коферменты. Результатом брожения являются этанол, углекислый газ, другие продукты, а далее - молочная кислота, уксусная кислота, этилен и другие восстановленные метаболиты

Термин брожение также используется более широко для обозначения бурного роста микроорганизмов в соответствующей среде. При использовании в этом смысле не делается различия между аэробным и анаэробным метаболизмом.

Брожение часто используется для приготовления или сохранения пищи. Говоря о брожении, обычно имеют в виду брожение сахара (превращение его в спирт) с использованием дрожжей, но, к примеру, при производстве йогурта используются другие виды брожения. Наука о ферментации называется энзимологией.

Брожение -- это процесс, важный в анаэробных условиях, в отсутствие окислительного фосфорилирования, способного поддерживать генерацию АТФ в процессе гликолиза. Во время брожения пируват преобразуется в различные структуры. Стандартные примеры продуктов брожения: этанол (питьевой спирт), молочная кислота и водород. Однако, продукты брожения могут быть более экзотическими, такими как масляная кислота и ацетон.

Основная польза от брожения -- это превращение, например, превращение сока в вино, зерна в пиво, а углеводов в двуокись углерода при брожении хлебного теста.

 

По Штейнкраузу (Steinkraus; 1995), брожение пищи выполняет пять главных задач:

 

1. Обогащение видов пищи разнообразием вкусов, ароматов и текстуры

 

2. Сохранение существенного количества пищи с помощью молочной кислоты, алкоголя, уксусной кислоты и щелочного брожения

 

3. Биологическое обогащение пищи протеинами, важными аминокислотами, важными жирными кислотами и витаминами

 

4. Детоксификация в процессе брожения пищи

 

5. Уменьшение времени и затрат на приготовление пищи

 

У брожения есть несколько преимуществ, исключительных для пищи. В процессе брожения можно получать важные питательные вещества или устранять непитательные. С помощью брожения пищу можно дольше сохранять, поскольку брожение использует энергию пищи и может создать условия, неподходящие для нежелательных микроорганизмов. Например, при мариновании кислота, получаемая из доминирующей бактериеи, препятствует росту всех других микроорганизмов.

 

Спиртовое брожение -- это процесс окисления углеводов, в результате которого образуются этиловый спирт, углекислота и выделяется энергия.

 

Сбраживание сахаров известно с глубокой древности. В течение столетий пивовары и виноделы использовали способность некоторых дрожжей вызывать спиртовое брожение, в результате которого сахара превращаются в спирт (8, стр. 56).

 

Брожение производят главным образом дрожжи, а также некоторые бактерии и грибы. В различных странах для получения спирта используют различные микроорганизмы. Например, в Европе используют в основном дрожжи из рода Saccharomyces, в Южной Америке -- бактерии Pseudomonas lindneri, в Азии -- мукоровые грибы.

 

Сбраживаться могут лишь углеводы, и притом весьма избирательно. Дрожжи сбраживают только некоторые 6-углеродные сахара (глюкозу, фруктозу, маннозу).

 

Схематично спиртовое брожение может быть изображено уравнением

 

C6H12O6 --> 2C2H5OH + 2CO2 + 23,5Ч104 дж глюкоза --> этиловый спирт + углекислота + энергия

 

Процесс спиртового брожения -- многоступенчатый, состоящий из цепи химических реакций. Превращения глюкозы до образования пировиноградной кислоты происходят так же, как и при дыхании. Эти реакции происходят без участия кислорода (анаэробно). Далее пути дыхания и брожения расходятся.

 

При спиртовом брожении пировиноградная кислота превращается в конечном итоге в спирт и углекислоту. Эти реакции протекают в две стадии. Сначала от пирувата отщепляется СО2 и образуется уксусный альдегид; затем уксусный альдегид присоединяет водород, восстанавливаясь в этиловый спирт. Все реакции катализируются ферментами. В восстановлении альдегида участвует НАД·H2.

 

Обычно при спиртовом брожении, кроме главных продуктов, образуются побочные. Они довольно разнообразны, но присутствуют в небольшом количестве: амиловый, бутиловый и другие спирты, смесь которых называется сивушным маслом -- соединение, от которого зависит специфический аромат вина. Образование побочных веществ связано с тем, что превращение глюкозы частично идет другими путями.

 

Биологический смысл спиртового брожения заключается в том, что образуется определенное количество энергии, которая запасается в форме АТФ, а затем расходуется на все жизненно необходимые процессы клетки.

24 уксусное брожение

 

Уксусно-кислое брожение представляет собой процесс превращения этилового спирта при участии кислорода в уксусную кислоту.

 

Процесс уксусно-кислого брожения протекает в два этапа. Сначала этиловый спирт окисляется до уксусного альдегида:

 

C2H6O + О = Н2О + С2H4О (альдегид);

 

а затем уксусный, альдегид в результате дальнейшего окисления превращается в уксусную кислоту:

 

С2H4О + О = С2Н4O2 (уксусная кислота).

 

Если оставить на воздухе сосуд со слабым спиртовым раствором, например, пивом, вином и т. п., то по прошествии некоторого времени на поверхности жидкости появляется пленка, спирт исчезает и накапливается уксусная кислота. Появившаяся пленка и есть возбудительница уксусного брожения. Первое исследование, предпринятое для выяснения вопроса о природе этой пленки, принадлежит Персону (1822 г.), также исследовали это явление известный немецкие биологи Фридрих Кютцинг, Майер, датский ученый Ганзен и другие.

 

 

1.2 Характеристика возбудителей

Вызывают процесс уксусного брожения уксуснокислые бактерии, они достаточно широко распространены в природе, встречаются на растениях, ягодах, фруктах, часто совместно с дрожжами в квашеных овощах, в почве, в меде, вине, пиве, на зерне и даже на пчелах. Оптимальная температура развития +20 о…+34 оС.

 

Уксуснокислые бактерии представляют собой слабоподвижные или неподвижные бесспоровые палочки; отличаются высокой степенью устойчивости к кислотам, некоторые способны проявлять жизнедеятельность при содержании в среде до 7—11 % уксусной кислоты; нуждаются в питательных средах сложного состава.

 

Важными представителями этой группы являются уксусная палочка, способная накапливать в среде до 6 % кислоты, орлеанская уксусно-кислая палочка, накапливающая до 9,5 % кислоты и хорошо развивающаяся на слабом вине, а потому использующаяся для промышленного получения винного уксуса, а также палочка Шютценбаха, которая образует сплошную поверхностную пленку и накапливает до 11,5% уксусной кислоты.

Для промышленного получения пищевого уксуса слабый спиртовой раствор сбраживают чистыми культурами в условиях с принудительной аэрацией. Процесс отбора готовой продукции (столового уксуса) ведется непрерывно. Реже пользуются старинным способом сбраживания в открытых чанах разбавленного столового вина для получения так называемого винного уксуса. Уксусно-кислые бактерии способны сбраживать не только этиловый спирт, но и другие первичные спирты, превращая их в соответствующие кислоты. Они могут также окислять вторичные спирты в кетоны. Например, молочная кислота окисляется в пиро-виноградную, являющуюся кетонокислотой, по схеме Попадая на различные товары, уксусно-кислые бактерии могут вызывать их порчу — скисание вина, пива. Они являются вредителями спиртового, дрожжевого, хлебопекарного и других производств.

Брожение является важным в хозяйственном отношении, так как позволяет получать в больших количествах из доступных субстратов уксусную кислоту — вещество, широко используемое в пищевой, текстильной и других отраслях промышленности.

 

Процесс используется для получения столового уксуса, винного уксуса, сорбозы, кроме того, в лабораторных условиях получают радиоактивные препараты и редкие сахара. Микроорганизмы этой группы могут вызывать порчу вин, пива, безалкогольных напитков, меда и косметических средств.

 

 

Помещение пищевых продуктов в уксус или в содержащие его растворы относится к старейшим способам консервирования. За 5 тысяч лет до Рождества Христова на Востоке был известен уксус из пальмового вина. Уксус в Древнем Риме использовали и как приправу, и для консервирования (самостоятельно либо в смеси с солью, вином или мёдом). До начала средних веков уксус изготавливали исключительно в домашнем хозяйстве, сбраживая на воздухе спиртосодержащие жидкости (прежде всего, вино) уксуснокислыми бактериями. Промышленное производство уксуса началось в XIV веке во Франции по орлеанскому способу. Уксусная кислота занимает прочное место в консервировании пищевых продуктов, причём в некоторых странах большее значение имеет не уксус, полученный брожением, а синтетическая уксусная кислота.

Товарные формы, производные

Уксусная кислота для консервирования пищевых продуктов поступает в продажу в виде уксуса и уксусной эссенции. Первый представляет собой 5-10%-й, а вторая — 25-80%-й водный раствор уксусной кислоты. В зависимости от сырья различают винный, фруктовый, пивной, солодовый, спиртовой и другие виды уксуса, а также синтетическую уксусную кислоту. Уксус для домашнего использования получают или брожением, или разбавлением синтетической уксусной кислоты, или смешением уксусной кислоты, полученной брожением, с синтетической уксусной кислотой. Винный уксус, поступающий в продажу в Германии, обычно представляет собой смесь винного и спиртового уксуса в соотношении 1:4.

Наряду с уксусной кислотой в качестве консерванта применяется и так называемый диацетат натрия. Это вещество состоит из уксусной кислоты и ацетата натрия в мольном соотношении 1:1.

Свойства

Уксусная кислота СН,СООН представляет собой бесцветную жидкость, кристаллизующуюся при 17°С, кипящую при 118°С и смешивающуюся с водой во всех отношениях. Диацетат натрия — белый кристаллический порошок, растворимый в воде и пахнущий уксусной кислотой.

Аналитические сведения

Уксусная кислота способна улетучиваться с водой; поэтому в отсутствие других летучих кислот её можно определить титрованием дистиллята, полученного отгонкой с водяным паром. Кроме того, уксусную кислоту количественно можно определить ионной хроматографией с УФ-детектором или ферментативным методом.

Получение

Уксусную кислоту получают биологическим окислением или синтетически.

Разложение жиров

Разложение жира и жирных кислот. Разрушение. Возбудители, условия. Практическое значение

 

 

Естественные жиры и жирные масла растительного и животного происхождения представляют собой твёрдые и полутвёрдые (жиры) или жидкие (масла) триглицериновые смеси. Животные жиры, кроме жиров морских животных и молочного жира, состоят из насыщенных высших жирных кислот: пальмитиновой и стеариновой, а растительные масла содержат ненасыщенные жирные кислоты: масляную, линолевую, линоленовую.

 

По сравнению со многими другими пищевыми продуктами чистые жиры и масла значительнее подвержены порче в результате химических превращений, чем в результате жизнедеятельности организмов. Это связано с тем, что микроорганизмы содержат недостаточное количество ферментов, расщепляющих жиры. В чистых жирах и маслах отсутствует вода, жизненно необходимая микроорганизмам, мало и минеральных питательных веществ. Несмотря на это, в свином жире, содержащем всего 0,3% воды, встречаются липофильные бактерии, образующие липазы, микрококки и споры Asp. niger.

 

Порча жиров ускоряется многими факторами: светом, кислородом влажностью. В процессах ферментативного расщепления жиров могут участвовать не только микроорганизмы, разрушающие жиры, но и ферменты, содержащиеся в сами пищевых продуктах. Испорченные жиры и масла называют прогорклыми. Из-за неприятного запаха и вкуса они непригодны для питания людей. Прогорклость жира вызывается окислительными и гидролитическими процессами, которые чаще всего протекают одновременно. Главной причиной прогорклости является окисление ненасыщенных жирных кислот под действием липоксигеназ, что ведёт к образованию альдегидов и кетонов. Кислотная прогорклость происходит из-за гидролитического расщепления триглицеридов с освобождением жирных кислот. Низкомолекулярные жирные кислоты, например масляная кислота, которая содержится в большом количестве в маслах, является дуронопахнущей водорастворимой жидкостью с острым вкусом.

 

Глицерин, накапливаемый в жирах при полном их ферментативном гидролизе микроорганизмами, хорошо используется и потребляется бактериями.

 

Трудно расщепляемые жирные кислоты, освобождающиеся при разложении жира, переходят в субстрат, накапливаются и подвергаются дальнейшим превращениям.

 

Жирные кислоты, имеющие среднюю длину цепей с 4-12 атомами углерода, могут расщеплять бактериями и гифомицетами до метилкетонов, которые интенсивно воздействуют на органы чувств, так как они ответственны за неприятный запах и вкус прогорклых продуктов. Метилкетоны могут превращаться с помощью редуктаз грибов во вторичные спирты.

 

Витамин Е и другие антиоксиданты могут препятствовать окислению жиров. Порча фосфатидсодержащих пищевых продуктов происходит в результате гадролиза с образованием 3-метиламинаN(CH3) 3, из которого путём окисления получается окись 3-метиламина, придающая характерный привкус рыбе.

 

В прогорклых жирах и маслах также встречаются моно- и диглицериды, окси- и гидрооксижирные кислоты, вторичные спирты и лактоны.

 

Прогорклость воспринимается органами чувств человека как весьма неприятное свойство продукта. Даже незначительное содержание прогорклого жира может привести к невозможности потребления содержащих эти жиры пищевых продуктов. Например, прогорклое кокосовое масло, добавленное даже в очень малых количествах в выпекаемые изделия, отрицательно сказывается на вкусовых качествах готового продукта. Некоторые разрушающие жиры микроорганизмы (кокки, споровые бактерии, гифомицеты) образуют жёлтые, красные или коричневые жирорастворимые пигменты (красящие вещества), которые путём диффузии попадают в пищевой продукт и вызывают нежелательное окрашивание его.

 

Возбудителями процессов разложения жира и жирных кислот являются разные бактерии и плесневелые грибы. Среди бактерий к возбудителям процессов разложения относятся роды Bacillus, Pseudomonas, Micrococcus, Serratia, Proteus и Achromobacter. Все эти бактерии, кроме липаз, синтезируют и другие ферменты, расщепляющие белки и углеводы, поэтому они встречаются во многих пищевых продуктах. Психрофильные роды Pseudomonas и Achromobacter являются причиной порчи пищевых продуктов, содержащих жиры.

 

Из плесневелых грибов значительной липолитической активностью обладают виды Odium lactis, Cladosporium herbarum, Candida lipolitica, Aspergillus, Penicillium, Fusarium и другие. Так как они менее требовательны к влажности, чем другие плесневелые грибы, они играют большую роль при разрушении жиров и масел, а также пищевых продуктов с большим содержанием жиров, таких, как орехи, майонезы, хлебобулочные изделия, масличные семена и другие, нанося большой ущерб.

 

Для повышения стойкости продукта к прогорканию, особенно при длительном хранении, используют холод. Для маргаринов разработаны специальные пастеризационные установки. В майонезы, которые особенно легко разрушаются бактериями, дрожжами гифомицетами, допускается в ограниченном количестве добавление химических консервантов (бензойной кислоты и её дериватов). Благоприятные условия создаёт герметичная упаковка, так как разрушающие жир микроорганизмы являются в основном аэробами.

Лимонно-кислое брожение

Лимонно-кислое брожение — это окислительный аэробный процесс превращения cахаров в лимонную кислоту плесневыми грибами.

 

Такой способностью в той или иной степени обладают различные грибы, но наиболее продуктивным является представитель аспергилловых грибов — аспергиллус нигер. Этот гриб в значительных количествах образует лимонную кислоту при малом количестве побочных продуктов — щавелевой кислоты и др.

 

Химизм процесса до настоящего времени недостаточно изучен.

 

Для получения лимонной кислоты по методу, предложенному русскими учеными С. П. Костычевым и В. С. Буткевичем, в плоских открытых сосудах сначала выращивают гриб — возбудитель брожения (на 20 %-ном растворе сахара с добавкой минеральных солей при температуре 30—32°С. На растворе через два дня образуется складчатая пленка гриба. Питательный раствор из-под нее сливают, нижнюю поверхность гриба промывают кипяченой водой, и под пленку вводят чистый раствор сахара без питательных солей и азотистых веществ. В этих условиях начинается образование лимонной кислоты. Процесс брожения заканчивается за 3—4 дня. Выход лимонной кислоты — 50—60 % массы израсходованного сахара и 9—10 % объема субстрата. Лимонную кислоту выделяют, очищают и используют для пищевых и технических целей. Одновременно с лимонной образуется щавелевая кислота (особенно при щелочной реакции субстрата). Лимонная кислота является ценным пищевым продуктом, применяется в кондитерском и консервном производствах, в кулинарии, при приготовлении безалкогольных напитков.

 

Микробиологический метод получения лимонной кислоты очень выгоден, так как основан на использовании сравнительно дешевого сырья — сахара или мелассы и минеральных солей. Получение лимонной кислоты из растительного сырья — лимонов — обходится дорого в связи с их высокой стоимостью и небольшим содержанием в них самой кислоты. Лимонную кислоту получают также, извлекая ее из отходов табачного производства.

Молочно-кислое брожение

продуктом брожения в большем или меньшем количестве получаются побочные продукты.

По характеру брожения различают две группы молочнокислых бактерий: гомоферментативные и гетероферментативные:

Гомоферментативные (однотипнобродящие) бактерии образуют в основном (не менее 85-90 %) молочную кислоту и очень мало побочных продуктов.

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).

Характеристика возбудителей, химизм, промышленное использование

 

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.

Наиболее важными в техническом отношении представителями гомоферментативных молочнокислых бактерий являются следующие:

· Молочнокислый стрептококк (Streptococcus lac-tis) -кокки, соединенные попарно или короткими цепочками. Это мезофилы, лучше всего развивающиеся при температуре 30-35°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.

· 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 (Lactobacillus bulgaricus)- крупные палочки (иногда зернистые), часто образующие длинные цепочки. Не сбраживает сахарозу. Термофильная бактерия, оптимальная температура ее развития 40-45 °С, минимальная-15-20°С. Это активный кислотообразователь, накапливающий в молоке 2,5-3,5 % молочной кислоты. Используется при изготовлении южной 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 сцепленные 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, сбраживающие 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.

Химизм молочнокислого брожения.

 

Процесс превращения глюкозы до пировиноградной кислоты у гомоферментативных молочнокислых бактерий протекает, как и у дрожжей при спиртовом брожении, по гликолитическому пути (см. с. 66). Далее ввиду отсутствия у этих бактерий фермента пируватдекарбо-ксилазы пировиноградная кислота не подвергается расщеплению; в этом брожении она является конечным акцептором водорода от восстановленного НАД * Нг.

 

Пировиноградная кислота восстанавливается в молочную, а НАД * Нг окисляется в НАД. Эта окислительно-восстановительная реакция катализируется ферментом лактикодегидроге-назой и может быть выражена следующим уравнением:

 

Промышленное значение имеет также применение молочнокислого брожения для получения молочной кислоты, которую используют в консервной, кондитерской промышленности и в производстве безалкогольных напитков.

 

Практическое значение молочнокислого брожения, оно широко применяется 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 молочнокислых 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.).

 

Сырьем для производства молочной кислоты брожением служат патока, крахмал и сахарсодержащее сырье. Крахмал предварительно осахаривают. Вырабатывают молочную кислоту также из молочной сыворотки за счет сбраживания содержащейся в ней лактозы. В первом случае для брожения применяют палочку Дельбрюка, во втором - L. bulgaricus и S. lactis.

 

Спонтанно (самопроизвольно) возникающее молочнокислое брожение в продуктах (молоке, вине, пиве, безалкогольных напитках и др.) приводит к их порче (прокисанию, помутнению, ослизнению и др.).