Обзор литературы. 
Молочнокислые бактерии: молочнокислые стрептококки

Бактерии — самая древняя группа живых организмов. Их изучение начали три века назад. Молочнокислые бактерии по праву можно назвать самыми распространенными и часто упоминаемыми в обыкновенной повседневной жизни. Человек с ними сталкивается ежедневно, когда протягивает руку в магазине к прилавку с молочнокислой продукцией. Они являются наиболее важной группой микроорганизмов, они обладают следующими основными общими свойствами: положительно окрашиваются по Граму, не образуют спор, неподвижны, не образуют катализы, нуждаются в ростовых веществах, не вызывают видимого разложения белков молока, не разжижают желатина.

В соответствии с определителем Берджи (1957), молочнокислые бактерии были сгруппированы в одно семейство Lactobacillaccae, которое делилось на два триба: Streptococcaceae (сферическая или овальная форма) и Lactobacillaccae (палочковидная форма).В последней классификации, приведенной в определителе Берджи (1974), молочнокислые бактерии отнесены к двум отдельным семействам: Streptococcaceae и Lactobacillaccae.

До последнего времени в нашей стране было принято относить молочнокислые палочки согласно классификации Бейеринк (1900) и Н. Л. Красильникова (1919) к семейству Lactobacterinm. Среди молочнокислых микроорганизмов особый интерес представляют бактерии семейства Slreptocuccaccae родов Streptococcus и Leuconostoc и семейства Lactobacillaccae рода Lactobacillus. Молочнокислые бактерии рода Streptococcus широко используются при производстве творога, сметаны, кисломолочных напитков с плодово-ягодными наполниіолями. Этот род объединяет следующие виды: S. lactis, S. lactis subsp. diacetylactis, S. lactis subsp. accto-inicus, S. cremoris и S. thermophilus. Вce эти микроорганизмы являются гомоферментативными, продуцируя в основном молочную кислоту из глюкозы, и, за исключением S. thermophilus, относятся к мезофильным бактериям S. thermophilus является термофильным организмом. Они используются в чистой культуре или в сочетании с другими организмами при производстве различных кисломолочных продуктов. Энтерококки (S. faecalis, S. faecium) тесно примыкают к молочнокислым стрептококкам. Они гомоферментативны, широко распространены в сыром молоке, выдерживают пастеризацию и постоянно обнаруживаются в пастеризованном молоке и кисломолочных продуктах. В составе заквасок для кисломолочных продуктов до последнего времени широко не применяются.

Род Lactobacillus делят на три основные группы: термобактерии, стрептобактерии и бета-бактерии. Первые две группы являются гомо-ферментативными, из них в молочной промышленности используются виды L. bulgaricus, L. lactis, L. acidophilus, L helveticus, L. casci и L. plantarum. В настоящее время установлено, что L. jugurti является мутантным вариантом L. helveticus, утратившим способность сбраживать мальтозу. Бета-бактерии (L. brcvis и L. fermentum) являются гетероферментативными, они входят в состав микрофлоры кефирной закваски, но не влияют на ее качество из-за своей малочисленности.

Род Streptococcus (г о м о ф е р м с н т, а т и в н ы е молочнокислые стрептококки). Streptococcus lactis (молочный стрептококк) — овальные кокки величиной 0,5×1 мкм, соединенные попарно или в виде коротких цепочек. Хорошо окрашиваются обычными красками, красятся по Граму, на плотных питательных средах образуют колонии: поверхностные— мелкие, диаметром до 1 мм, круглые, светлые; глубинные— чечевицеобразные. Оптимальная температура развития 28—32°С, максимальная — 40—43°С, минимальная — 10 °C и иногда даже несколько ниже. При внесении культуры петлей в 10 мл молока и при оптимальной температуре активные штаммы свертывают молоко за 10—12 ч, образуя ровный плотный сгусток. Через 18 ч кислотность сгустка достигает 80—90°Т. а через 5—7 дней — 100—125СТ. 7.

При внесении 3% культур свертывание молока наступает через 4—7 ч. S. lactis восстанавливает и свертывает лакмусовое молоко, не образует ацетоина, растет при 39—40СС и при наличии в среде 4% NaCl, образует значительное количество кислоты, разлагает аргинин с образованием аммиака; не развивается в среде, в которой содержится 6,5% NaCl, и в щелочной среде (при рН 9,5). Молочный стрептококк — основной компонент микрофлоры заквасок для творога, сметаны, простокваши, напитков с плодово-ягодными наполнителями. Он входит также в состав микрофлоры кефирного грибка. S. lactis используют в заквасках как активный кислотообразователь в начале процесса сквашивания. Благодаря относительно низкому пределу кислотообразоваиия можно получить продукты со сравнительно невысокой кислотностью.

Развитие S. lactis, попадающих в молоко после пастеризации с оборудования, является основной причиной снижения стойкости питьевого молока.

Разновидностью S. lactis является S. lactis subsp. maltigcnes, вызывающий образование в молоке и сливках солодового, хлебного запаха.

Streptococcus сremогіs (сливочный стрептококк) отличается от S. lactis морфологией клеток. Отдельные штаммы часто дают в молоке сочетания в виде цепочек. Форма колоний такая же, как и у S. lactis.

Оптимальная температура развития 22—30°С, максимальная — 39 °C, предельная кислотность в молоке 110—115°Т. При пониженных температурах культивирования (15—20°С) некоторые штаммы S. cremoris образуют значительное количество летучих кислот, восстанавливают и свертывают (иногда только частично) лакмусовое молоко, дают отрицательную или слабоположительную реакцию на ацетонин, не расщепляют аргинина, при 39 °C не растут и в среде с 4% NaCl, развиваются слабо или не развиваются совсем. Развиваясь в молоке, некоторые штаммы S cremoris образуют сгустки, напоминающие по консистенции сметану. Это свойство используют при подборе заквасок для продуктов, характеризующихся густой консистенцией (в частности, для сметаны).

Мезофильные стрептококки. К ним относятся Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris и ароматобразующие стрептококки. Морфологические, культурные и ферментативные свойства этих микроорганизмов одинаковые.

Str. lactis (молочнокислый стрептококк). Клетки Str. lactis имеют круглую форму, располагаются в виде овальных, попарно соединенных клеток (диплококков) или коротких цепочек. При росте на поверхности твердых питательных сред образует мелкие, росинчатые колонии; глубинные колонии лодочкообразные или в форме чечевицы. Хорошо растут в присутствии глюкозы или лактозы. На гидролизованном агаре с мелом вокруг колоний образуют зоны просветления (в результате выделения молочной кислоты происходит растворение мела). Благоприятной средой для развития стрептококков является гидролизованное молоко. По росту на кровяном агаре относится к гамма-типу. Оптимальная температура роста 30 °C. При этой температуре они свертывают молоко за 10—12 ч. Сгусток ровный, плотный, колющейся консистенции, имеет чистый кисломолочный вкус и аромат. Некоторые расы (разновидности) образуют сгусток тягучей консистенции и поэтому непригодны для выработки большинства кисломолочных продуктов. Str. lactis никогда не сбраживают рамнозу, сахарозу, раффинозу. Часто разлагают казеин. Предельная кислотность, создаваемая в молоке при культивдровании Str. lactis, колеблется в пределах НО— 120° Т (иногда 130° Т), однако встречаются и малоактивные штаммы, предельная кислотность которых достигает в молоке 90—100°Т. Некоторые разновидности Str. lactis продуцируют весьма активный антибиотик низин. Отдельные штаммы молочнокислых стрептококков могут вызывать пороки молочных продуктов: тягучесть, горечь (вследствие пептонизации молока) и др.

Str. cremoris (сливочный стрептококк). Он отличается от Str. lactis тем, что его клетки чаще располагаются в виде цепочек. Форма и величина колоний аналогична форме и величине колоний Str. lactis. Оптимальная температура развития Str. cremoris 20—25°С, максимальная 35—38°С. Через 12 ч в молоке образует прочный сгусток сметанообразной консистенции. Предельная кислотность, образуемая Str. cremoris в молоке, ПО—115°Т. Ферментативные свойства также идентичны. Str. cremoris отличается от Str. lactis по способности сбраживать мальтозу, декстрин, сахарозу. Str. cremoris не растет при 40 °C в среде с 4% NaCl при рН 9,2. Str. cremoris не разлагает казеина, иногда и салицина.

Термофильные стрептококки по сравнению с мезофильными лучше развиваются при повышенной температуре. Термофильные стрептококки в отличие от мезофильных сбраживают сахарозу. Поэтому для их выделения из посевного материала к безуглеводной питательной среде добавляют сахарозу. Форма и расположение клеток в мазках идентична морфологии и расположению клеток Sir. cremoris. Клетки несколько крупнее, располагаются в виде цепочек разной длины. Но Sir. Ihermophilus имеет и свои особенности (оптимальная температура развития 40−45°С, максимальная 45−50°С).

При росте на твердых питательных средах Sir. thermophilus образует округлой формы с зернистой структурой поверхностные и глубинные лодочкообразные, иногда с выростом колонии. При оптимальной температуре развития термофильный стрептококк свертывает молоко за 3,5−6 ч, образуя ровный, прочный сгусток сметанообразной консистенции; предельная кислотность 110−120°Т. Некоторые штаммы стрептококка выделяют диацетил. Термофильный стрептококк не сбраживает мальтозы, декстрина и салицина; не разлагает казеина.

Энтерококки — молочнокислые стрептококки кшнечного происхождения. К ним относятся Str. liquefaciens (Mammococcus), Str. faecalis, Str. zymogenes, Str. faeci-um, Str. durans, Str. bovis. Они обитают в кишечнике человека и животных, в навозе, сточных водах. В больших количествах находятся в сыром и в малых в пастеризованном молоке, сыре.

Многие энтерококки образуют короткие цепочки или располагаются попарно. Клетки имеют округлую или яйцевидную форму. Они могут развиваться как при 10, так и при 45 °C. Устойчивы к поваренной соли (6,5%), ме-тиленовой сини и желчи (40%), к щелочной реакции среды (рН 9,6), к пенициллину в концентрации 0,3 ед. в 1 мл, к высокой температуре. Выдерживают нагревание при 65 °C в течение 30 мин. Ферментируют большинство углеводов.

Str. liquefaciens (Mammococcus). Имеет некоторое сходство со Str. lactis. Оптимальная температура роста 37 °C. Маммококк образует не только молочную кислоту (НО-115°Т), но и выделяет фермент типа сычужного, вследствие этого свертывание молока наступает при низкой кислотности 35−40°Т. Сгусток вначале прочный, ровный, затем под действием сычужного фермента стягивается (выделяется значительное количество сыворотки). Сбраживает сорбит и глицерин. Разлагает казеин и разжижает желатин. Молочные продукты при попадании маммококков приобретают горький вкус в результате накопления большого количества пептонов.

Str. faecalis. Располагается в виде диплококков коротких цепочек. Способен ферментировать маннит, сорбит, редко арабинозу; восстанавливает лакмусовое молоко. На агаре с кровью вызывает гемолиз. Гидролизует белки (особенно в сырах, придавая им специфический запах).

Str. zymogenes. По морфологии и культуральным свойствам сходен с Str. liquefaciens. Он частично разлагает казеин. В отличие от других энтерококков вызывает гемолиз эритроцитов, поэтому на кровяном агаре вокруг колоний образуются прозрачные зоны. Гемолиз эритроцитов считают признаком патогенности микроорганизма.

Str. faecium. Его свойства аналогичны свойствам Str. faecalis, сбраживает арабинозу, сахарозу, редко сорбит; частично восстанавливает лакмусовое молоко. Не разлагает казеина.

Str. durans (вариант Str. faecium). Сбраживает лактозу, глюкозу, мальтозу. Редко сбраживает сахарозу, салицин, маинит. Не сбраживает инулина, сорбита, раффинозы.

S t r. b о v i s. По своим свойствам сходен с термофильным стрептококком. Некоторые штаммы этого стрептококка подвижны. Отличаются от других стрептококков большой чувствительностью к поваренной соли, желчи, щелочной среде и метиленовой сини. Не способен расти при 10 °C. Лакмусовое молоко не свертывает, вызывает лишь частично его восстановление. Не сбраживает арабинозу, но часто ферментирует ксилозу.

Ароматообразующие стрептококки. К ним относятся Str. diacetilactis, Str. acetoinicus, Str. paracitrovorus (Leuconostoc citrovorum), Str. citrovorus (Leuconostoc citrovorum). Клетки их несколько мельче, чем у Str. lactis и Str. cremoris; располагаются в мазках, в виде диплококков, одиночных клеток или цепочек различной длины.

При росте на плотных питательных средах ароматобразующие стрептококки образуют сходные со Str. lactis и Str. cremoris круглые или каплевидные колонии; глубинные колонии лодочкообразные. Оптимальная температура развития ароматобразующих бактерий 25—30°С.

Ароматобразующие бактерии выделяют в молоке и молочных продуктах повышенное количество летучих, кислот (уксусная и пропионовая) и ароматических веществ (эфиры, диацетил). Большинство из них содержит фермент цитритазу, поэтому способны сбраживать лимонную кислоту; за эту способность их называют цитроворусами. Для культивирования чистых культур ароматобразующих бактерий рекомендуется делать посев на агар, содержащий лимоннокислый кальций. Вокруг колоний образуются зоны просветления в результате сбраживания лимоннокислого кальция. Колонии других молочнокислых бактерий не имеют зон просветления.

У ароматобразующих бактерий энергия кислотообра-зования неодинакова. Так, Str. diacetilactis — наиболее сильный кислотообразователь; его предельная кислотность около 100°Т. Он вызывает образование сгустка в молоке через 16—18 ч, а менее активные штаммы — через 48 ч; Str. paracitrovorus свертывает молоко при оптимальной температуре и кислотности не более 80°Т в течение 2—3 дней. Str. citrovorus не вызывает свертывания молока, так как он слабый кислообразователь. Предельная кислотность, образуемая в молоке Str. acetoinicus, ПО—115°Т.

Цель работы: раскрыть роль молочнокислых бактерий в жизнедеятельности человека.

Задачи были поставлены следующие:

• 1. Изучение молочнокислых бактерий.
• 2. Изучение молочнокислых стрептококков
• 3. Изучение состава молочнокислых продуктов.
• 4. Выявление «полезных» и «вредных» для здоровья человека молочнокислых продуктов.

Объектом исследования выбраны молочнокислые бактерии.

Предметом исследования — молочнокислые продукты, полученные на основе этих бактерий.

Работа состоит из двух частей.

В теоретической части освещены вопросы, касающиеся истории открытия, форм, видов бактерий. Собрана и обработана информация о важнейших кисломолочных продуктах и их широком применении в жизнедеятельности человека.

В практической части приведены данные качественного и количественно состава наиболее распространенных и привлекательных молочнокислых продуктов. Результаты исследования легли в основу получения в домашних условиях полезных продуктов: кефира и йогурта. Опыты доказали, что это настоящие «живые» продукты. Сделав расчеты, пришли к выводу, что получать их дома не только полезно, но и выгодно.

В процессе подготовки работы использованы разные источники информации. Наиболее полная и интересная была получена на биологических и медицинских сайтах.