Молочнокислые бактерии. Молочнокислые бактерии — маленькие помощники большого организма

Ó ИжГСХА, 2006

Ó Главатских Н.Г.

ПРАВИЛА РАБОТЫ И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

1. Для лабораторных работ иметь отдельную тетрадь.

2. Выполняя анализы, соблюдать осторожность, не оставлять без присмотра свою работу. Работать стоя, вбелом халате. На столе не должно быть посторонних предметов, кроме тетради.

3. Выполняя задание, строго придерживаться методик: исполь­зовать те реактивы и в таких количествах, которые указаны в ме­тодиках.

4. Запрещается выливать в раковину концентрированные кислоты во избежание порчи канализационных труб. Кислоты сливать в специальную посуду с этикетками.

5. Нельзя нагревать химическую посуду на плитках без асбес­товой сетки.

7. Нельзя использовать реактивы без этикеток.

8. Битую посуду, отработанные фильтры, бумагу выбрасывать в специальные емкости.

9. При ожогах кислотами (HNO 3 ; H 2 SО 4 ; НС1; Н 3 РО 4) пора­женное место промыть водой, приложить примочку 2-3%-ного раствора соды, риванола (1:100) или фурацилина (1:5000).

10. При ожогах щелочами пораженное место промыть водой и наложить повязку 5%-ного раствора уксусной, лимонной или дру­гих слабых кислот. При ожоге формалином обожженное место про­мыть 5%-ным раствором нашатырного спирта (аммиака) или водой.

11. При термических ожогах первой степени (покраснение) на обожженное место наложить вату, смоченную 96°-ным этиловым спиртом. При появлении пузырей наложить вату, смоченную 3-5%-ным раствором маргарганцевокислого калия или 5%-ным раствором танина.

12. При попадании кислоты или щелоча в глаза, немедленно про­мыть их обильно водой, при ожоге кислотой - 2-3%-ным раство­ром бикарбоната натрия, а при ожоге щелочью - 2%-ныы раство­ром борной кислоты, при попадании аммиака - 0,5-1%-ным раст­вором квасцов.

13. При ожогах полости рта кислотами, прополоскать рот 5%-ным раствором бикарбоната натрия, щелочами - 3%-ным ра­створом уксусной кислоты или 2%-ным раствором борной кислоты.

14. В исключительных, случаях при отравлениях щелочами по­страдавшему дать выпить молоко или 2%-ный раствор уксусной или лимонной кислоты, при отравлении кислотами - воду со льдом, 1%-ный раствор питьевой соды.

МОЙКА ЛАБОРАТОРНОЙ ПОСУДЫ

Для мойки посуды применяют моющие порошки и пасты, 0,5- 2%-ный раствор кальцинированной соды, 10%-ный раствор тринатрийфосфата, 0,2-1%-ный раствор каустической соды, хромовую смесь. Для ее приготовления к 0,5 л концентрированной серной кислоты добавить при перемешивании 50-60 г мелкого растертого бихромата кали». Смесь используется до приобретения зеленого оттенка.

Посуду ополоснуть теплой, водой, затем вымыть ершиками в теплом растворе моющего средства, тщательно ополоснуть внача­ле водопроводной, затем дистиллированной водой. Со стенок вы­мытой посуды вода должна стекать равномерно, не оставляя ка­пель и полосок. При необходимости посуду высушить в сушильном шкафу.

Содержимое жиромеров тщательно взболтать ивылить в спе­циальную посуду с этикеткой, ополоснуть теплой водой, вымыть ер­шами в горячем 1 %-ном растворе соды, затем 2-3 раза ополоснуть чистой водой, встряхнуть и высушить.

Пробки жиромеров ополоснуть теплой водой, вымыть моющим раствором, ополоснуть водой и высушить насалфетке.

МИКРООРГАНИЗМЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ

Молочнокислые бактерии широко распространены в приро­де. Они находятся в почве и на растениях, с частицами кото­рых попадают в молоко. Так как молоко и молочные продук­ты являются для них благоприятной средой, то они хорошо размножаются в них. Следовательно, чистые культуры молоч­нокислых бактерий можно выделять из почвы, растений, моло­ка и молочнокислых продуктов.

В качестве источника молочнокислых бактерий, обладаю­щих большой энергией кислотообразования, используют моло­ко и молочные продукты. Виды, медленно развивающиеся в молоке и способствующие улучшению вкуса и аромата продук­та (ароматообразующие бактерии), находятся в молоке в не­большом количестве и их легче выделять с растений.

По морфологическим признакам различают шарообразные и палочковидные формы молочнокислых бактерий. По культуральным и биохимическим свойствам они делятся на две груп­пы. К первой группе относят виды, сбраживающие молочный сахар с образованием в качестве основного продукта молочной кислоты (гомоферментативные); ко второй - виды, образую­щие при сбраживании молочного сахара, кроме молочной кис­лоты, значительное количество летучих веществ (гетероферментатиипые).

Молочнокислые бактерии различают также по их отноше­нию к температуре. Оптимальная температура развития одних находится около 30-35°С (мезофильные), а других - около 40-45°С (термофильные).

Молочнокислые стрептококки. К молочнокислым стрептотоккам относятся Str. lactis, Str. cremoris и др.

Str. lасtis (молочнокислый стрептококк) имеет клетки овальной формы (рис. 1), Они располагаются чаще всего в виде диплококков, а при размножении в молоке (до образова­ния сгустка)-копоткими цепочками. При росте на поверхно­сти твердых питательных сред микроорганизмы образуют мел­кие каплевидные колонии; глубинные колонии имеют форму чечевичек. Оптимальная температура роста находится и пределах 30-35°С; при этой температуре они свертывают молоко через 10- 12 ч (при посеве в 10 мл стерильного молока небольшого коли­чества свежей культуры). При свертывании молока образует­ся ровный, плотный сгусток с колющейся консистенцией. Расы, образующие тягучую консистенцию, для приготовления боль­шинства молочных продуктов непригодны.

При развитии Str. lactis кислотность в молоке возрастает до 110-120°Т. Слабые расы образуют предельную кислотность не выше 90-100°Т. Молоко, сквашенное Str. lactis , имеет чи­стый кисломолочный вкус и аромат. Некоторые расы способ­ствуют появлению нечистого и других пороков запаха и вкуса.

Str. lactis применяют при производстве кисломолочных про­дуктов, кислосливочного масла и сыров.

Str. cremoris (сливочный стрептококк) не отличается от Str.lactis по форме клеток, но они чаще располагаются це­почками (рис. 2). Форма и величина колоний сходна с формой и величиной колоний Str. lactis .

Оптимальная температура развития 20-25°С. Молоко сква­шивается при этой температуре через 12 ч с образованием ров­ного, плотного сгустка сметанообразной консистенции. Пре­дельная кислотность, образуемая Str. cremoris в молоке, - приблизительно 110-115°Т. Вкус и запах сквашенного молока чистый, кисломолочный.

По биохимическим свойствам Str. cremoris близок к Str. lactis . Отличаются они по способности сбраживать мальтозу и декстрин и образованию аммиака из аргинина, а так же по максимальной температуре роста. Str. cremoris употребляют при приготовлении тех же продуктов, что и Str. lactis .

Ароматообразующие бактерии образуют в молоке и молочных продуктах повышенное количество летучих кислот (уксусной и пропионовой) и ароматические вещества (диацетил, эфиры). Большинство этих микроорганизмов сбражива­ют лимонную кислоту, так как содержат фермент интразу. Из­вестны ароматообразующие бактерии: Str. citrovorus, Str, paracitrovorus u Str. diacetilactis .

Клетки их несколько мельче, чем у Str. lactis и Str, cremoris , и располагаются отдельными клетками, диплококка­ми и цепочками различной длины. При росте на твердых пита­тельных средах эти бактерии образуют круглые каплевидные с ровно очерченным краем поверхностные колонии; глубинные колонии - лодочкообразные. У некоторых ароматообразующих бактерий (Str. diacetilactis ) глубинные колонии па твер­дой среде с 3% агара имеют разветвленную форму.

Оптимальная температура развития ароматообразуюших бактерий около 30°С, хотя Str. diacetilactis , по-видимому, хоро­шо развивается и при 35°С.

Энергия роста и кислотообразования в молоке у ароматообразующих бактерий неодинакова: Str. citrovorus слабо разви­вается в молоке и не вызывает его свертывания. Str. paracit­rovorus размножается несколько быстрее и вызывает свертынанне молока при оптимальной температуре роста через 2-3 дня. Str. diacetilactis - наиболее энергичный кислотообразователь из ароматообразующих бактерий. Однако продолжительность свертывания молока отдельными штаммами различна: более активные свертывают молоко за 16-18 ч, а у менее активных время свертывания увеличивается до 48 ч.

Ароматообразующие бактерии улучшают вкус и аромат мо­лочных продуктов; их используют вместе со Str. lactis, Str. cremoris в заквасках для кисломолочных продуктов, кисло-сливочного масла и сыров. Наиболее ценным является Str. diacetilactis образующий диацетил, который сообщает продукту приятный аромат.

К Str. diacetilactis близок Str. acetoinicus , но он не образует диацетила, а способствует накоплению значительного количест­ва ацетоина - вещества, не создающего аромат в молочных продуктах.

Str. acetoinicus быстро сквашивает молоко (подобно энер­гичным кислотообразователям Str. lactis и Str. cremoris ) и об­разует большое количество летучих кислот. Его можно приме­нять в заквасках для творога, сметаны и обыкновенной про­стокваши.

Str. thermophilus (термофильный стрептококк) но расположению клеток под микроскопом сходен со Str. cremoris . Его клетки несколько крупнее Str. cremoris и располагаются цепочками разной длины (рис. 3). Оптимальная температура развития термофильного стреп­тококка находится в пределах 40-45°С. При росте на твердых питательных средах он образует поверхностные колонии ок­руглой формы с зернистой структурой и глубинные лодочкообразные, иногда с выростом

При оптимальной тем­пературе развития Str. thermophilus свертывает молоко за 12-14 ч, обра­зуя ровный плотный сгу­сток сметанообразной консистенции. Вкус и аро­мат сквашенного молока приятный, кисломолоч­ный. Предельная кислот­ность 110-115°Т. Некото­рые расы термофильных стрептококков образуют небольшое количество диацетила; они являются особенно ценными, так как в значительной степе­ни улучшают качество продукта.

Термофильный стрептококк сбраживает сахарозу, поэтому для его выделения к питательной среде, не содержащей угле­воды, целесообразно добавлять сахарозу.

Термофильный стрептококк применяют вместе с болгар­ской палочкой при приготовлении южных простокваш (мечниковской, мацони, мацуна). Кроме того, он играет важную роль при созревании сыров с высокой температурой второго нагрева­ния (швейцарский, советский).

Молочнокислые палочки. Они обычно всегда находятся в молочных, мясных и растительных продуктах, в кишечнике че­ловека и животных. Устойчивость их к кислоте и соли, способ­ность развиваться при различных температурах, при наличии и отсутствии воздуха способствует распространению молочнокис­лых палочек. В отличие от молочнокислых стрептококков, ко­торые не развиваются при рН 3,8, молочнокислые палочки развиваются при этой реакции среды. Лучшая реакция среды для их развития - рН 6,5.

Промышленное значение их очень велико. Их применяют при приготовлении южных простокваш, сыров и т. д.

Как и стрептококки, молочнокислые палочки по образова­нию побочных продуктов брожения (уксусная кислота, углекислота, спирт и др.) разделяются па гомоферментативных и гетероферментатнвных. К гомофермептативным относятся термобактерии и стрептобактерии; к гетероферментативным - бетабактерии.

Термофильные молочнокислые палочки (термобактсрии). Эти микроорганизмы - энергичные кислотообразователи. Оп­тимальная температура их развития 40-45°С, при которой они вызывают свертывание молока через 12 ч. Предельная кислот­ность молока может достигать 300-350°Т. Клетки термофильных молочнокислых палочек крупные (иногда зернистые), располагаются отдельными клетками пли цепочками. Поверхностные колонии па твердой питательной среде локонообразные, глубинные - в виде кусочков ваты пли «паучков» (рис. 4). Вкус молока, сквашенного термофильными молочнокислыми палочками, чистый, кислый; сгусток - ров­ный, плотный.

Lactob. helveticum (сырная палочка) растет при температуре 22-50°С. Предельная кислотность в молоке до­стигает 200-300°Т. Некоторые расы могут развиваться при со­держании в среде 5,5% поваренной соли.

Lactob. bulgaricum (болгарская палочка) растет при температуре 22-53°С. Предельная кислотность в молоке достигает 200-300°Т.

Lactob. acidophilum (ацидофильная палочка) ра­стет при температуре 22-48°С. Продельная кислотность в мо­локе достигает 200-250°Т. Устойчивы к желчи.

Lactob 1actis близка по своим свойствам к Lactob. bulgaricum . Растет при 22-50°С. Предельная кислотность в молоке достигает 110-180°Т.

Мезофильные молочнокислые палочки (стрептобактерий). Клетки стрептобактерии мельче клеток термобактерий и часто располагаются цепочками. Колонии на поверхности питатель­ных сред чаще круглые с очерченным краем, глубинные - лодочкообразные. Оптимальная температура развития около 30°С.

Активность стрептобактерий в молоке меньше, чем термо­бактерий - даже при оптимальной температуре свертыналие молока наступает через 2-3 дня. Предельная кислотность мо­жет достигать 180-200°Т. Сгусток молока - ровный, плотный. Вкус - чистый, кислый. Сбраживает значительное количество углеводов. В молоке и молочных продуктах чаще встречаются два вида стрептобактерий.

Lactob. casei (рис. 5, а) играет важную роль в созре­вании сыров. Предельная кислотность в молоке достигает 80- 180°Т. Некоторые расы могут развиваться при содержании в среде 5,5% поваренной соли. Не сбраживает арабгшозу, раф­финозу, рамнозу, глицерин.

Lactob. plantarum (рис. 5, б) участвует в созрева­нии сыров. Некоторые разновидности вызывают образование ржавых пятен на поверхности сыров. Предельная кислотность в молоке достигает 180°Т. Не сбраживает рамнозу, глицерин и крахмал.

Бетабактерии. Клетки бетабактерий (рис. 6) мелкие, обра­зуют на твердых питательных средах колонии, похожие наколонии термофильных молочнокислых палочек. Кислотность мо­лока при их развитии низкая и сгустка не образуется. При до­бавлении дрожжевого автолизата развитие бетабактерий зна­чительно усиливается и кислотность молока может достигать 150-160°Т. При сбраживании лактозы образуется молочная кислота и большое количество летучих кислот. Сбраживают глю­козу, мальтозу, раффинозу, арабинозу.

В молочных продуктах встречаются Betabacterium caucasicum (в кефирных зернах и кефире) и Betabacterium breve.

Молочнокислые бактерии известны благодаря способности перерабатывать сахар в молочную кислоту. Этот процесс издавна применялся людьми для консервации продуктов питания, приготовления кормов, изготовления разнообразных молочных продуктов, вина.

Характеристика бактерий

Молочнокислые бактерии являются грамположительными анаэробами. Это означает, что для окислительных процессов и обмена веществ им не требуется кислород. Молочнокислые бактерии относятся к группе (семейству) Lactobacillaceae, которое включает в себя:

Первые два рода наиболее значимы для человека и его хозяйственной деятельности. Несмотря на близкое родство, представителей отряда Lactobacillales наподобие пневмонийных стрептококков обычно не относят к группе молочнокислых бактерий. А полезные бифидобактерии или микробы из рода Bacillus, являющиеся спорообразующими аэробами, иногда причисляют к группе лактобактерий из-за сходства в углеводном обмене и их роли в пищевой промышленности.

Классификация

Классификация молочнокислых бактерий разработана недостаточно. По характеру выделяемых продуктов брожения их разделяют на две группы.

• Гомоферментативные . В результате сбраживания углеводов выделяется в основном молочная кислота. В малых количествах процессу сопутствуют янтарная и фумаровая кислоты, углекислый газ и этанол.
• Гетероферментативные также образуют в результате разложения углеводов молочную кислоту. Наравне с этим примерно половину сахаров они используют на производство уксусной кислоты, диоксида углерода и этанола.

Классификация по форме затруднена, поскольку молочнокислые бактерии относятся к группе изменчивых микроорганизмов. Форма микробной клетки зависит от возраста бактерии, химической среды и условий обитания. Для определения вида лактобактериям создают конкретные условия, используют стандартную среду и проводят исследование культуры в определенном возрасте. Также оценивают тип сбраживания углеводов, потребность в источниках питания, оптическое вращение молекулы молочной кислоты.

Стрептококки

Виды рода Streptococcus по типу брожения относятся к гомоферментативным. При сбраживании более 90% исходных сахаров они превращают в молочную кислоту и лишь малое их количество - в уксусную кислоту и спирт. Наиболее известными представителями являются культуры:

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

Лактобациллы

В молочной промышленности лактобациллами называют молочнокислые палочки. Они сквашивают молоко намного быстрее, чем кокковые формы, достигая более низких значений рН (около 3,5). Оптимальное развитие лактобациллы показывают в условиях кислой среды с пониженным содержанием кислорода. В природе эти бактерии обитают на поверхности растений, выделяются из слюны и пищеварительного тракта человека и животных.

Отмечено, что стерильно выдоенное молоко не содержит молочнокислых палочек - они поступают в него из внешней среды. Лактобациллы выдерживают кратковременную пастеризацию, но погибают при высоких температурах стерилизации. Поэтому в пастеризованном молоке молочнокислые бактерии значительно снижены, но все-таки присутствуют. Самые распространенные представители рода Lactobacterium:

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

Основные свойства

Кокковые формы лактобацилл имеют диаметр 0,6 - 1,1 мкм. В культуре кокки расположены одиночно, сдвоенно или цепочками различной длины. Палочки очень вариабельны по форме: от шаровидных до нитевидных форм длиной от 0,7 до 8,0 мкм, одиночные или в цепочках. На морфологию клеток значительно влияет химический состав среды обитания. Молочнокислые бактерии, фото которых представлено ниже, выделены из йогуртовой закваски.

Размножаются лактобактерии в основном делением, описаны случаи перешнуровывания клетки и размножения с помощью гонидий. Доказано наличие фильтрующихся форм и процесса спорообразования.

Где обитают молочнокислые бактерии

Лактобактерии не могут самостоятельно синтезировать аминокислоты и некоторые витамины. По этой причине их нет ни в почве, ни в воде. В естественных условиях их выделяют из содержимого кишечника человека и животных, с поверхности растений. Оптимальной средой для жизнедеятельности молочнокислых бактерий является молоко и молочные продукты.

Источники питания для лактобактерий - это моно- и дисахариды. Некоторые разновидности сбраживают полисахариды, например, декстрозу. Также в качестве источника энергии эти микроорганизмы при определенных условиях используют органические кислоты: яблочную, уксусную, пировиноградную, муравьиную, фумаровую и лимонную. При отсутствии углеродсодержащих субстратов для питания могут перерабатывать аминокислоты.

Молочнокислые бактерии не способны к синтезу органического азота, поэтому требовательны к его содержанию в питательной среде. Также нуждаются они в витаминах, особенно в пуриновых основаниях: биотине, тиамине, пантотеновой, фолиевой кислотах. Все формы лактобацилл устойчивы к повышенной концентрации спирта. При этом они медленнее размножаются, но дольше живут. Так, в осветленных винах молочнокислые бактерии сохраняются до 7 месяцев.

Микроб является мезофильным, реже термофильным. Оптимальная температура для жизнедеятельности составляет + 25 °С... + 30 °С. При + 15 °С брожение значительно замедляется, а при + 45 °С лактобациллы перестают размножаться. Среда обитания молочнокислых бактерий может быть как кислородной, так и без доступа воздуха. Кислород им не нужен, в большинстве случаев он угнетает развитие микробов и препятствует нормальному процессу брожения.

Молочнокислое брожение

Молочнокислым брожением называется процесс анаэробного окисления углеводов, при котором выделяется молочная кислота. В результате молочнокислого брожения бактерии получают энергию, реализуемую для роста и размножения в безкислородных условиях. При этом лактобактерии снижают рН до значений ниже 5, подавляя рост других микроорганизмов.

Гетероферментативное брожение - более сложный процесс. В зависимости от условий и микробной культуры из углеводов образуется различное сочетание молочной и уксусной кислоты с выделением диоксида углерода и этанола.

Молочнокислое брожение в чистом виде применяют в химической промышленности для получения молочной кислоты. Ее широко используют для выделки кожи, в красильном производстве, в фармацевтике, при изготовлении пластмассы и стиральных порошков. В пищевой промышленности молочная кислота требуется для производства кондитерских изделий и безалкогольных напитков.

Не всегда молочнокислое брожение полезно для человеческой деятельности. Самопроизвольно возникающий процесс, начинающийся в молоке, вине, безалкогольных напитках, приводит к порче продуктов. Органолептически это выражается в прокисании, помутнении и ослизнении субстрата.

Пищевая промышленность и лактобактерии

Для производства и консервации различных продуктов широко используются молочнокислые бактерии. Значение их особенно велико в молочном деле.

• Молочная промышленность.

Для получения молочнокислых продуктов стерилизованное молоко или сливки сквашивают путем внесения чистых культур. Они носят название «стартовых заквасок». В зависимости от типа закваски получают разные продукты.

Для производства кефира и кумыса применяют культуры, которые, кроме молочнокислого, обеспечивают и спиртовое брожение. Закваску готовят на основе кефирных зерен, являющихся источником обширного сообщества еще до конца не изученных микроорганизмов (молочнокислые палочки и стрептококки, микрококки и дрожжи).

В процессе изготовления сыров молочнокислые бактерии работают на первом этапе, обеспечивая сворачивание казеина, затем их сменяют пропионовокислые микроорганизмы.

Для получения кисломолочного масла в сливки вносят культуру Str. lactis, Str. cremoris и Leuconostoc cremoris. При добавлении в гомогенезированное молоко L. bulgaricus и Str. thermophilus получают йогурт.

В производстве творога и сыров немецкой группы в молоко вносят закваски, содержащие Str. lactis или L. bulgaricus и Str. thermophilus. А для изготовления твердых сыров на стадии созревания используют культуру L. casei и Str. lactis.

• Виноделие.

При производстве вин широко применяют три рода лактобактерий: Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc. В основном это гетероферментативные кокки, обеспечивающие брожение по яблочно-молочному типу в высококислотных винах. При этом они сбраживают яблочную кислоту и не затрагивают другие химические компоненты вина. Лактобактерии могут испортить напиток, вызвав молочнокислое брожение. В результате появляются такие пороки вина, как прогоркание, ожирение, разложение винной кислоты.

• Хлебопечение.

В хлебе обнаруживают около 70 вкусовых и ароматических веществ, среди них 28 кислот, 11 спиртов, 28 карбонильных соединений, 6 эфиров, метилмеркаптан и аммиак. Молочнокислые бактерии принимают участие в образовании большинства из них. Наибольшее значение лактобациллы имеют для производства ржаного хлеба. Закваска придает тесту упругость, разрыхляет его и способствует подъему. Кислотность теста - важный показатель качества. При производстве пшеничного хлеба лактобактерии играют незначительную роль, в основном процесс зависит от дрожжевых культур. Основными составляющими молочнокислых заквасок для подготовки теста являются L. brevis, L. plantarum и L. fermenti.

• Консервирование мяса и рыбы.

Молочнокислые бактерии применяются при изготовлении салями и сервелата, других колбасных изделий, при созревании рыбы слабого посола. Молочная кислота ускоряет процесс консервирования и придает продуктам ценные вкусовые качества.

• Биологическое консервирование овощей и фруктов.

Заготовки проводятся по тому же принципу, что и силосование корма. Углеводы растений под воздействием молочнокислых бактерий превращаются в молочную и уксусную кислоты, которые являются прекрасными консервантами.

Квашеная капуста и огурцы, моченые яблоки, помидоры и арбузы - вот пример простых заготовок на зиму. Так, в порезанной и хорошо утрамбованной капусте с небольшим добавлением соли начинается спонтанный процесс брожения, в котором принимают участие сначала Leuconostoc, а позднее L. plantarum.

Роль в сельском хозяйстве

Силосование корма - это лучший способ заготовки и сохранения зеленой массы. Для создания необходимых условий исходное сырье (траву, зеленую массу кукурузы, ботву) укладывают в специальные силосные ямы, тщательно утрамбовывают и накрывают слоем земли. При этом создаются условия, в которых основная часть микробов погибает, а молочнокислые бактерии перерабатывают углеводы растений до тех пор, пока концентрация молочной кислоты не составит 60 % и более, а кислотность силоса не достигнет рН 4.5. Кроме молочной, в силосе накапливается и уксусная кислота. Для завершения процесса требуется около одного месяца.

Микрофлора в кишечнике человека

В кишечном тракте человека обитает множество молочнокислых микроорганизмов, называемых лакто- и бифидобактериями. Продукт их метаболизма - молочная кислота - обладает рядом положительных моментов.

• Стимулирует перистальтику кишечника.
• Уменьшает газообразование.
• Стимулирует выделение пищеварительных соков.
• Улучшает усвояемость кальция, фосфора и железа.

Кроме того, лактобактерии обладают способностью противостоять различным патогенным микробам. За счет выработки биологически активных веществ (органические кислоты, перекись водорода, антибиотики и бактериоцины) происходит вытеснение опасных для деятельности кишечника микроорганизмов. Если в содержимом химуса молочнокислые бактерии снижены по количеству, то их место занимает условно-патогенная микрофлора. На основе выделенных из кишечника человека и животных штаммов разработаны лекарства, улучшающие состояние больного при многих инфекциях.

Что такое пробиотики

Еще в начале XX века знаменитый русский ученый Илья Ильич Мечников провел ряд экспериментов по восстановлению микрофлоры кишечного тракта человека с помощью культуры молочнокислой палочки L. bulgaricus . В результате исследований Мечников разработал первый пробиотик - «мечниковскую простоквашу», которую в течение многих лет употреблял сам, назначал пациентам и рекомендовал пить всем знакомым.

В настоящее время пробиотики - класс лекарственных препаратов, направленный на восстановление естественной среды организма. Многолетние изучения доказали эффективность применения пробиотиков (в том числе и лактобактерий) в различных клинических случаях.

Молочнокислые пробиотические бактерии широко применяются в медицине для профилактики и лечения острых и хронических заболеваний кишечника, дыхательных путей, для восстановления кишечной микрофлоры и стимуляции иммунитета. Принимать культуры пробиотиков можно как в виде таблеток и порошков, так и в натуральном виде (кефир, простокваша, ацидофильное молоко, йогурты и другие продукты молочной промышленности).

Суперпопулярными в наше время являются лактобактерии и бифидобактерии, на этих продуктах пишут «полезно для здоровья». Однако выпускники моего курса здорового питания знают, что продукт, на котором написано «полезно для здоровья», таковым не является). Давайте разберемся, в чем особенности «обогащенных» заводских кисломолочных продуктов. В норме бифидобактерии составляют 80—90 % кишечной флоры детей, находящихся на грудном вскармливании, и молодняка млекопитающих в подсосном периоде.

Присутствие бифидобактерий в кишечнике полезно для ребёнка и молодых животных, так как бифидобактерии подавляют развитие различных гнилостных и болезнетворных микробов, способствуют перевариванию углеводов. По окончании молочного вскармливания бифидофлора сменяется обычной кишечной микрофлорой, характерной для взрослых организмов. Таким образом, преобладание лактобактерий естественно для детей, но не для взрослых.

Основная функция лактобактерий – превращение лактозы, которая попадает с пищей в организм, в более простой элемент – молочную кислоту. Все без исключения молочнокислые продукты содержат лактобактерии. Названия молочных продуктов в приставками «ацидо-», «био-», «лакто-», «бифидо-» — указывают на то, что в них содержатся живые бактерии. Обратим внимание на то, что лактобактерии поглощают большое количество клетчатки и конкурируют с бактериями, производящими масляную и пропионовую кислоты.

Обращаем особое внимание на то, что уксусная, пропионовая и масляная кислоты доминируют в толстой кишке только взрослых людей. У детей, вскармливаемых грудью, там находятся преимущественно уксусная и молочная кислоты. В толстой кишке взрослых людей (равно как и в остальных отделах ЖКТ) избытка молочной кислоты быть не должно! Это обусловлено тем, что самой важной КЦЖК является масляная, а молочная кислота резко снижает ее производство, они конкурируют между собой!

Искусственное обогащение молочных продуктов «живыми бактериями» не будет работать! Именно по этой причине взрослые, избыточно употребляющие в пищу кисломолочные ацидофильные продукты, обогащенные лактобактериями, забивают свой кишечник таким количеством молочной кислоты, которое совершенно несовместимо с нормальной физиологией. Молочная кислота не только создает неправильную кишечную среду — она еще и чрезвычайно легко всасывается и вмешивается в общий метаболизм.

Нехватка масляной кислоты приводит к воспалению слизистой оболочки кишечника (особенно характерно для язвенного колита), сопровождающемуся ростом множества провоспалительных цитокинов. Достаток масляной кислоты предотвращает рак толстой кишки и препятствует развитию диабета второго типа (инсулинонезависимого). Масляная кислота не производится в процессе ферментации углеводов молочнокислыми бактериями — поэтому современные ацидофильные продукты, богатые лактобактериями, при современной диете в лучшем случае бесполезны, но и часто наносят организму вред.


В традиционных кисломолочных продуктах отсутствует изолирование и обогащение продукта только лактобактериями и в продукт так или иначе попадает определенное количество пропионовокислых бактерий (которые живут, например, на коже рук). Более того, сроки выдержки заводских кисломолочных продуктов малы и процесс брожения останавливается на молочнокислом брожении. Это позволяет замедлить процесс брожения и увеличить сроки хранения.

Чем же отличается традиционные кисломолочные продукты? Тем, что в нем присутствуют и пропионовокислые бактерии, которые логичным образом продолжают молочнокислое брожение. Пропионовокислое брожение представляет собой процесс превращения сахара или молочной кислоты в пропионовую и уксусную кислоты. Пропионово-кислые бактерии близки к молочнокислым бактериям и нередко развиваются вместе с ними. Таким образом, пропионовокислое брожение является продолжением молочнокислого брожения, сбраживается молочная кислота, конечный продукт становится слабокислым.

Свободная пропионовая кислота - продукт анаэробной ферментации и находится в продуктах, проходящих ферментативную обработку, таких как традиционный йогурт, кефир, сыры.

Получается что при достаточно длительном естественном хранении и одновременно ферментации сначала лактобактериями, а потом пропионовыми мы получаем отличный продукт!

Выводы.

1. Допустимо употреблять небольшие количества традиционных кисломолочных продуктов с низкими сроками хранения.

2. Безопасное употребление кисломолочных продуктов возможно лишь при сочетании их с продуктами, содержащими много клетчатки и насыщенных жиров.

3. Заводские кисломолочные продукты, обогащенные лактобактериями, не являются полезными и не следует их включать в постоянный рацион.


4. Если вам очень нравятся заводские кисломолочные продукты, то выбирайте традиционные рецептуры. Компенсировать избыток молочной кислоты вам помогут ферментированные продукты.



Чтение

Характеристика пробиотических микроорганизмов и их

Биологическая роль

Термин «probiosis» означает симбиоз, сообщество двух организмов, способствующих жизнедеятельности обоих партнеров. «Probiotic» - организм, участвующий в симбиозе и благоприятствующий жизни.

Первое предположение о связи микробов, заселяющих кишечник, с духовным и физическим здоровьем человека впервые было выдвинуто еще в 1907 году в трудах знаменитого русского ученого И.И. Мечникова.

Впервые термин «пробиотик» как антоним «антибиотика» был предложен D.M.Lilly и P.H.Stilwell в 1965 году для обозначения микробных метаболитов, обладающих способностью стимулировать развитие каких-либо микроорганизмов. Близкое по содержанию толкование термина «пробиотик» было дано в 1971 году A.Sperti для обозначения различных тканевых экстрактов, оказывающих стимулирующее действие на микроорганизмы.

Последующие достижения в области изучения микробной экологии человека позволили внести уточнения в первоначальное определение пробиотиков. Так, в 1974 г. R.B.Parker использовал этот термин для обозначения микробных препаратов, обладающих способностью регулировать микробную экологию кишечника. Согласно его определению, пробиотики – это микроорганизмы или их компоненты, способные поддерживать баланс кишечной микрофлоры.

Позднее R.Filler назвал пробиотиками любые препараты из живых микроорганизмов, дающие при введении в организм хозяина благотворный эффект за счет коррекции кишечной микрофлоры. Лишь ограниченное число кишечных микроорганизмов может считаться пробиотиками, поскольку добавление в пищу именно этих бактерий улучшает пищеварительные функции желудочно-кишечного тракта. Причем, в качестве регуляторов микроэкологии могут выступать как монокультуры, так и смеси микроорганизмов.

Последующие достижения в области микробной экологии позволили R.Filler внести уточнение в его первоначальное определение прибиотиков: это препараты из живых микроорганизмов или стимуляторов роста микробного происхождения, оказывающие благоприятное действие на эндогенную микрофлору. Попытку внести еще большую ясность в толкование этого термина предприняли G.R.Gibson и M.B.Roberfroid, предложившие называть пробиотиками только пищевые добавки микробного происхождения, проявляющие свои позитивные эффекты на организм хозяина через регуляцию кишечной микрофлоры.

В соответствии с ГОСТ Р 52349-2005 «Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения», пробиотик - функциональный пищевой ингредиент в виде полезных для человека непатогенных и нетоксикогенных живых микроорганизмов, обеспечивающий при систематическом употреблении человеком в пищу непосредственно в виде препаратов или биологически активных добавок к пище, либо в составе пищевых продуктов благоприятное воздействие на организм человека в результате нормализации состава и/или повышения биологической активности нормальной микрофлоры кишечника.

Пробиотические микроорганизмы могут попасть в организм следующими путями:

· с лекарственными препаратами, в состав которых входят штаммы живых микроорганизмов, с четким показанием к применению;

· с биологически активными добавками к пище (комплексными препаратами на основе живых микроорганизмов, изготовленными на фармацевтических предприятиях, которые используют в качестве биологически активной добавки к пище, и, как правило, распространяют через аптечную сеть);

· с пищевыми продуктами, которые ими обогащены или получены биотехнологическим способом с применением пробиотиков в качестве заквасочных культур.

Пробиотики могут содержать как один вид микроорганизмов (монопробиотики), так и ассоциацию штаммов нескольких видов микроорганизмов, от 2 до 30 (ассоциированные пробиотики). В данном случае это симбиотики.

Симбиотики - это комплексные препараты, в которых объединены пробиотические микроорганизмы одной или разных таксономических групп, отобранных по принципу наибольшей выживаемости в неблагоприятных условиях. По своим эффектам эти микроорганизмы дополняют друг друга.

Пробиотики могут назначаться широкому кругу живых организмов (человеку, животным, птицам, рыбам) вне зависимости от видовой принадлежности хозяина, от которого первоначально были выделены штаммы пробиотических бактерий (гетеропробиотики). Однако чаще всего пробиотики назначаются с вышеуказанной целью представителям того вида животных или человеку, из биоматериала которых были выделены соответствующие штаммы (гомопробиотики).

В последние годы в практику начинают внедряться аутопробиотики, действующим началом которых являются штаммы нормальной микрофлоры, взятые от конкретного индивидуума и предназначенные для коррекции его микроэкологии.

Препараты - пробиотики производят в различных лекарственных формах: сухой во флаконах и ампулах, в виде порошков, таблеток и медицинских свечей. Они содержат высокое количество жизнеспособных микроорганизмов в одной дозе, имеют длительные сроки хранения и могут доставляться в самые отдаленные районы нашей страны. Эти средства относятся к медицинским фармакопейным препаратам, что обуславливает их применение в основном в терапевтических целях (см. далее).

Для оздоровления широких слоев населения целесообразнее применять кисломолочные продукты, которые одновременно являются поставщиками питательных веществ и обладают пробиотическим эффектом.

Традиционные кисломолочные продукты, получаемые путём сквашивания молока с использованием различных видов молочнокислых бактерий, применяются людьми в течение тысячелетий. Рассматривая кисломолочные продукты с современных позиций, их несомненно можно отнести к продуктам, оказывающим пробиотическое действие на организм человека.

Великим русским ученым И.И. Мечниковым впервые высказана и научно обоснована мысль о возможности использования молочнокислых бактерий для борьбы с нежелательной микрофлорой желудочно-кишечного тракта человека. И.И. Мечников предложил использовать молочнокислые бактерии, способные приживаться в кишечнике. В литературе имеются многочисленные данные о положительном влиянии кисломолочных продуктов на организм человека.

Исследования, проводимые в направлении получения кисломолочных продуктов с пробиотическими свойствами и по изучению их действия на организм человека, открывают все новые В литературе имеются многочисленные данные о положительном влиянии кисломолочных продуктов на организм человека. Кисломолочные продукты способствуют более высокой усвояемости кальция; усиливают секрецию пищеварительных соков и желчеотделения; усиливают желудочную секрецию и выделение панкреатического сока; повышают выведение мочевины и других продуктов азотистого обмена; подавляют рост нежелательной микрофлоры за счет бактерицидного действия молочной кислоты и антибиотических веществ, продуцируемых некоторыми видами молочнокислых бактерий и бифидобактериями; благоприятно воздействуют на моторику кишечника; способствуют снижению сывороточного холестерина; тонизируют нервную систему. В последние годы установлено, что кисломолочные продукты с пробиотическими свойствами оказывают стимулирующее влияние на иммунитет, механизм которого очевидно включает активацию продукции некоторых регуляторов иммунного ответа, в частности, интерлейкинов и гамма-интерферона в сочетании с усилением местного иммунного ответа энтероцитов, фагоцитоза и пролиферации лимфоцитов. Иммунный эффект связывают с несколькими механизмами - это стимулирующее влияние на иммунный ответ (в частности, на активность микрофагов и клеток- киллеров); снижение под влиянием низкого кишечного pH, обусловленного молочной кислотой, активности 7-альфа- | идроксилазы-фермента микроорганизмов, участвующего в метаболизме желчных кислот, обладающих проканцерогенным действием; снижение активности ферментов микроорганизмов кишечника (глюкуронидазы, нитроредуктазы и азоредукгазы), участвующих в трансформации в кишечнике проканцерогенных соединений в канцерогенные. Имеются сообщения и о способности кисломолочных продуктов с пробиотическими свойствами снижать риск по шикновения злокачественных новообразований, в частности рака | чистой кишки и грудной железы, выводить токсичные вещества из организма.

Кисломолочные продукты способствуют более высокой усвояемости кальция; усиливают секрецию пищеварительных соков и желчеотделения; усиливают желудочную секрецию и выделение панкреатического сока; повышают выведение мочевины и других продуктов азотистого обмена; подавляют рост нежелательной микрофлоры за счет бактерицидного действия молочной кислоты и антибиотических веществ, продуцируемых некоторыми видами молочнокислых бактерий и бифидобактериями; благоприятно воздействуют на моторику кишечника; способствуют снижению сывороточного холестерина; тонизируют нервную систему. В последние годы установлено, что кисломолочные продукты с пробиотическими свойствами оказывают стимулирующее влияние на иммунитет.

Имеются сообщения и о способности кисломолочных продуктов с пробиотическими свойствами снижать риск возникновения злокачественных новообразований, в частности рака толстой кишки и грудной железы, выводить токсичные вещества из организма.

Главное назначение кисломолочных продуктов и препаратов с пробиотическими свойствами − это поддержание хорошего состояния здоровья у людей различных возрастных групп или животных.

Между состоянием здоровья человека, функционированием его иммунной системы и составом микрофлоры его желудочно- кишечного тракта существует тесная взаимосвязь. Нарушение состава микрофлоры в организме (дисбактериозы) может иметь тяжелые последствия. Сильные и длительно действующие неблагоприятные воздействия могут нарушить гомеостаз и привести к болезни или даже смерти организма.

По последним данным Российской АМН распространение различных форм дисбактериоза (нарушение состава полезной микрофлоры) в России достигло масштабов национальной катастрофы, затронув более 90 % населения. Возникновению дисбактериозов способствуют различные внешние факторы и заболевания, в том числе органов пищеварения. Считают, что нормобиоценоз кишечника − это сложнейшая экологическая система, которая является своеобразным органом иммунной системы человека.

Макроорганизм и кишечная микрофлора являются относительно стабильной экологической системой, равновесие которой, с одной стороны определяется физиологическими и иммунологическими особенностями макроорганизма, а с другой − видовым и количественным составом микробных ассоциаций и разнообразием их биохимической активности. При нормальном физиологическом состоянии взаимоотношения макроорганизма и микрофлоры носят симбиотический характер, и флора при этом оказывает существенное влияние на общий иммунитет и естественную резистентность хозяина к инфекциям, принимает активное участие в процессах пищеварения, синтеза различных биологически активных веществ. Со своей стороны макроорганизм оказывает регулирующее действие на состав кишечной микрофлоры посредством кислотности желудочного сока, перистальтики кишечника, желчных солей и других факторов. Стабильность микробных ассоциаций в организме имеет чрезвычайно важное значение для жизнедеятельности хозяина и является одним из показателей его здоровья.

Все это обусловливает широкое применение средств, способствующих восстановлению и поддержанию иммуннобиологического гомеостаза. Необходимо отметить, что организм человека обладает огромными резервами здоровья и часто >ти резервы задействованы не в полной мере и поэтому существует иозможность их мобилизации. Одним из факторов, способствующих активизации собственных сил организма, является симбионтная микрофлора и биологические активные соединения, которые она синтезирует. Систематическое употребление кисломолочных продуктов и препаратов с пробиотическими свойствами, которые оказывают регулирующее действие на организм или те или иные органы и Необходимо отметить, что организм человека обладает огромными резервами здоровья и часто >ти резервы задействованы не в полной мере и поэтому существует иозможность их мобилизации. Одним из факторов, способствующих активизации собственных сил организма, является симбионтная микрофлора и биологические активные соединения, которые она синтезирует.

Необходимо отметить, что организм человека обладает огромными резервами здоровья и часто эти резервы задействованы не в полной мере и поэтому существует возможность их мобилизации. Одним из факторов, способствующих активизации собственных сил организма, является симбионтная микрофлора и биологические активные соединения, которые она синтезирует.

Систематическое употребление кисломолочных продуктов и препаратов с пробиотическими свойствами, которые оказывают регулирующее действие на организм или те или органы и системы, обеспечивает оздоровительный эффект без применения лекарственных средств. Достоинством пробиотиков является их безвредность для организма, полное отсутствие побочных явлений и привыкания к ним при длительном потреблении.

Наиболее часто для изготовления препаратов используют следующие виды живых микроорганизмов:

− род Bifidobacterium: B.bifidum, B.adolescentis, B.breve, B.infantis, B.longum;

− род Lactococcus: Lac. lactis, Lac. сremoris;

− род Lactobaccilus: L.plantarum, L.acidophilus, L.casei, L.delbrueckii; L.reuteri; L.bulgaricus;

− род Propionibacterium: P.acnes; P.freudenreichii ;

− некоторые виды дрожжей: Saccharomyces cerevisiae.

Бифидобактерии

Бифидофлора составляет у детей 98 %, а у взрослых до 40-60 % кишечной микрофлоры. Морфологическибифидобактерии представляют собой грамположительные палочки. Палочки имеют утолщения на одном конце (булавы) или двух концах (гантели). Микроскопическая картина каждого вида бифидобактерий имеет особенности по размеру, форме и расположению клеток.

Физиологическим свойством бифидобактерий является их способность расти и развиваться при температуре 20-40 ºС, рН 5,5-8,0. Оптимальной зоной роста является температура 37-40 ºС и рН 6,0-7,0. При рН ниже 4,5 и выше 8,5 рост микроорганизмов прекращается.

Все виды бифидобактерий при первичном выделении являются строгими анаэробами. В присутствии углекислого газа они могут быть толерантными к кислороду. При лабораторном культивировании эти микроорганизмы приобретают способность развиваться в присутствии некоторого количества кислорода, а в высокопитательных средах - расти в полностью аэробных условиях.

В молоке бифидобактерии развиваются медленно, так как коровье молоко не является естественной средой их обитания. Одной из причин плохого роста бифидобактерий в молоке служит растворенный в нем кислород. У них не обнаружено казеолитической активности, т.е. они могут усваивать казеин только после частичного гидролиза. В результате расщепления казеина образуются полипептиды, гликопептиды, аминосахара, стимулирующие рост бифидобактерий. Другой причиной заторможенного роста бифидобактерий может быть и их низкая фосфатазная активность.

Для нормального роста и развития бифидобактерий большое значение имеет присутствие ростовых веществ. Рост бифидобактерий в коровьем молоке стимулируют экстракты дрожжей, гидролизованное молоко, а также увеличение соотношения белок: лактоза. Сильный стимулирующий эффект роста бифидобактерий получают при использовании гидролизатов казеина.

Растительными стимуляторами роста бифидобактерий в молоке являются обезжиренная соя, экстракт картофеля, тростниковый сахар, кукурузный экстракт, морковный сок. В качестве стимуляторов роста применяют также соли железа, сорбит, микроэлементы в виде сернокислой меди и лактата железа. Кроме того, используют витамины (пантотеновая кислота, биотин, рибофлавин).

Одним из способов активации роста бифидобактерий в молоке является получение мутантов этих микроорганизмов, способных расти без какой-либо защиты от кислорода.

Биологическая роль бифидобактерий заключается в их благоприятном влиянии на организм человека за счет ряда механизмов:

1. Бифидобактерии проявляют высокую антагонистическую активность в отношении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Антагонистическое действие на патогенные микроорганизмы оказывают органические кислоты, антимикробные вещества, бактериоцины, продуцируемые микроорганизмами. Продуцирование органических кислот (молочной и уксусной в молярном соотношении 2:3) приводит к повышению кислотности и, как следствие, угнетению нежелательной микрофлоры. Среди антимикробных веществ большое значение имеет перекись водорода, которую продуцируют пробиотические микроорганизмы.

2. Бифидобактерии регулируют обменные процессы организма за счет продуцирования витаминов, в частности группы В, биотина (витамин Н), РР (ниацин), которые участвуют в обмене белков, углеводов, синтезе аминокислот.

3. Бифидобактерии способствуют более полному гидролизу белков, как растительных, так и животных. Благодаря этому повышается усвояемость пищи и снижается вероятность развития пищевой непереносимости из-за накопления в толстом кишечнике непереваренных белков.

4.Установлено, что эффективность бифидобактерий обусловлена способностью модулировать различные звенья иммунной системы (активировать выработку IgA (Иммуноглобулин A) в кишечнике, стимулировать фагоцитоз (Фагоцито́з (Фаго − пожирать и цитос − клетка) − процесс, при котором специальные клетки крови и тканей организма (фагоциты ) захватывают и переваривают возбудителей инфекционных заболеваний и отмершие клетки) и образование интерлейкинов (Интерлейкины − биологически активные вещества, секретируемые стволовыми кроветворными клетками и макрофагами; обладают иммунорегуляторными свойствами) , повышать выработку g-интерферона и синтез иммуноглобулина). Установлено, что бифидобактерии обеспечивают поступление незаменимых аминокислот в организм (например, триптофан), способны к антиканцерогенной и антимутагенной активности. Бифидобактерии уменьшают образование нитритов, крезола, индола, аммиака, обладающих канцерогенными свойствами.

Исследования по использованию бифидобактерий для молочных продуктов идут разными путями: выделяют новые штаммы бифидобактерий; получают кислородоустойчивые штаммы бифидобактерий, подбирают и разрабатывают специальные стимуляторы роста бифидобактерий в молоке; вносят фермент β-галактозидазу, расщепляющий лактозу; создают бактериальные концентраты, которыми можно обогащать уже готовые кисломолочные продукты. Большое распространение получило направление по использованию бифидобактерий в сочетании с молочнокислыми бактериями.

Молочнокислые микроорганизмы

Бактерии рода Lactobacillus (стрептобактерии) представляют собой палочки разной длины. Особенностью стрептобактерий является их высокая устойчивость к поваренной соли (6-10 %). Лактобациллы в большинстве способны расти при температуре 1 ºС и хорошо развиваются при 15 ºС. Основными свойствами являются кислото- и ароматобразующая способность, последняя проявляется в способности продуцировать ацетоин. Стрептобактерии обладают выраженной протеолитической активностью, благодаря развитому комплексу протеиназ и пептидаз, в отношении не только молочных, но и мышечных и соединительно-тканных белков.

Биологическая роль молочнокислых микроорганизмов заключается в том, что они обладают выраженной антагонистической активностью, то есть подавляют рост и размножение патогенных микроорганизмов.

Основными продуктами метаболизма гомо- и гетероферментативных лактобактерий являются молочная и уксусная кислоты, перекись водорода и двуокись углерода. Образование молочной и уксусной кислот снижает рН, образуя кислую реакцию в ЖКТ, которая препятствует размножению газообразующей, патогенной микрофлоры. Лактобактерии обеспечивают бактериоцидное и бактериостатическое действие, благодаря выработке бактериоцинов. С их помощью происходит угнетение роста клостридий, листерий, сальмонелл, шигелл, синегнойной палочки, стафилококков, вибрионов.

В организме человека они способствуют активации иммунной системы, участвуют в метаболизме белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, солей металлов, желчных кислот, в синтезе витаминов, гормонов, антибиотиков и других веществ. Лактобациллы усиливают физиологическую активность желудочно-кишечного тракта. Активно участвуют в метаболизме пищевых волокон, в разрушении избытка пищеварительных ферментов, а также в нейтрализации токсичных веществ, поступающих из вне или образующихся в результате искаженного метаболизма. Они являются источником различных биологически активных веществ, а именно витаминов группы В, фолиевой, никотиновой кислот, аминокислот, органических кислот.

Бактерии рода Lactococcus не являются типичными представителями микроорганизмов ЖКТ человека, тем не менее пробиотики на их основе толерантны к действию желчи и способны угнетать развитие патогенных и условно-патогенных микроорганизмов.

Пропионовокислые бактерии (ПКБ) – мелкие палочки размером 0,5-0,8х1,0-1,5 мкм часто раздутые с одного конца и зауженные с другого, некоторые клетки кокковидной или V-образной формы; располагаются одиночно, парами или скоплениями. Спор не образуют, растут как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Непатогенны, обитают в рубце и кишечнике жвачных животных. По ряду свойств они близки к лактококкам и бифидобактериям. Выращивают ПКБ на различных питательных средах, содержащих кобальт.

ПКБ, развиваясь в молоке, сбраживают молочный сахар до пропионовой и уксусной кислот, а выделенные ими ферменты подвергают распаду белки до образования пептидов и аминокислот. Накопление в продукте летучих жирных кислот, свободных форм азота связывают с образованием специфического аромата, вкуса сыров и кисломолочных продуктов.

Доказано, что жидкие культуры пропионовокислых бактерий способны проявлять антиоксидантный эффект. ПКБ вырабатывают антиокислительные ферменты: каталазу, пероксидазу и супероксиддисмутазу. Из серосодержащих аминокислот пептидов молока ПКБ образуют диметилсульфид, обладающий антимутагенным действием (АНТИМУТАГЕНЫ - химические и физические факторы, понижающие частоту возникновения наследственных изменений организма – мутаций).

Отличительной особенностью ПКБявляется синтез кобаламинов (витамин В 12).

ПКБ стимулируют рост фекальных бифидобактерий и помогают в лечении бактериальных дисбактериозов. ПКБ продуцируют экзополисахариды (ЭПС) – высокомолекулярные углеводы, которые образуют в молоке вязкие сгустки. ЭПС-штаммы обладают повышенной устойчивостью к агрессивной среде ЖКТ благодаря наличию ЭПС-капсулы, которая служит связывающим звеном при их заселении и адгезии в кишечнике. Имеются данные, что количество синтезированных ЭПС зависит от вида культуры и свойств конкретного штамма, а также от условий культивирования.

С продукцией пропионовой и уксусной кислот, диацетила, пропионицинов (антибактериальные вещества) связаны антимикробные свойства ПКБ – подавление роста различных бацилл и микроскопических грибов; благодаря действию этих веществ, ПКБ выступают как натуральные биоконсерванты молочного белка, что позволяет применять данную микрофлору в пищевой промышленности с целью пролонгации сроков хранения продуктов питания.

Пробиотические свойства ПКБ характеризуются тем, что они не перевариваются в желудочно-кишечном тракте людей, устойчивы к действию желчных кислот, выдерживают низкую (рН 2,0 – 4,5) кислотность желудка, ингибируют активность β-глюкуронидазы, азаредуктазы и нитроредуктазы – ферментов, образуемых кишечной микрофлорой и вовлекаемых в образование мутагенов , канцерогенов и промоторов роста опухолей . ПКБ обладают мощными иммуномодулирующими свойства­ми, способны снижать геннотоксическое действие ряда химических соединений и УФ-лучей.

Систематика. Молочнокислые бактерии относятся к отделу Firmicutes (грамположительные эукбактерии, имеющие клеточную стенку). Имеют два семейства: Lactobacillaceae и Streptococcaceae. Типичным видом рода Streptococcus является Streptococcus lactis, рода Lactobacillus - Lactobacillus lactis.

Морфология и физиология. Это морфологически гетерогенная группа бактерий – включает палочковидные и сферические организмы. Все молочнокислые бактерии грамположительны, не образуют эндоспор (за исключением Sporolactobaсillus inulinus ) и в подавляющем большинстве неподвижны.

Это факультативные анаэробы. В качестве источника энергии используют углеводы, образуют молочную кислоту. Молочнокислые бактерии способны только к брожению, дыхание у них отсутствует. У всех молочнокислых бактерий обнаруживаются сложные потребности в факторах роста: витаминах группы В, аминокислотах, а также в пуринах и пиримидинах. Следовательно, молочнокислые бактерии – это своего рода «метаболические инвалиды», которые, вероятно, в результате специализации (рост в молоке и других средах, богатых питательными и ростовыми веществами) утратили способность к синтезу многих метаболитов.

Отличительная физиологическая особенность молочнокислых бактерий – их высокая устойчивость к кислоте, что является следствием характерного для них энергетического метаболизма. Способность молочнокислых бактерий образовывать и переносить довольно высокие концентрации молочной кислоты имеет важное селективное значение, так как такое свойство дает им возможность успешно конкурировать с большинством других бактерий в средах, богатых питательными веществами.

Молочнокислые бактерии можно разделить на две физиолого-биохимические подгруппы, различающиеся по продуктам, которые образуются из глюкозы в результате брожения:

1. Гомоферментативные молочнокислые бактерии образуют практически только одну молочную кислоту. К ним относятся бактерии видов Streptococcus lactis , Streptococcus cremoris , Lactobacillus bulgaricus , Lactobacillus lactis и др.

2. Гетероферментативные молочнокислые бактерии образуют смесь

молочной кислоты, этанола и СО2, а иногда и уксусной кислоты. К ним относятся Leиconostoc mesenteroides , Lactobacillus brevis , Bifidobacterium bifidum и др.

Распространение в природе молочнокислых бактерий определяется их сложными потребностями в питательных веществах и способом получения энергии. Они почти никогда не обнаруживаются в почве или водоемах. В естественных условиях они встречаются:

В молоке, молочных продуктах, в местах переработки молока (Lactobacillus bulgaricus , Lactobacillus lactis и другие лактобациллы; Streptococcus lactis );

На поверхности растений как эпифитная микрофлора и на разлагающихся растительных остатках (Lactobacillus plantarum , Lactobacillus brevis , Leиconostoc mesenteroides );

В кишечнике и на слизистых оболочках человека и животных как представители нормальной микрофлоры (Lactobacillus acidophilus , Bifidobacterium bifidum , Streptococcus pneumoniae , Streptococcus pyogenes , Streptococcus faecalis , Streptococcus bovis и др.).

В связи с тем что молочнокислые бактерии используются для приготовления пищевых продуктов и выступают как возбудители болезней человека и животных, они представляют собой группу большого экономического значения.

Молочнокислые бактерии используются для приготовления:

1) силоса;

2) квашеной капусты, огурцов и др. (Leuconostos mesenteroides и Lactobacillus plantarum );

3) молочнокислых продуктов. Стерилизованное или пастеризованное молоко либо сливки сбраживают, прибавляя в качестве закваски чистые культуры молочнокислых бактерий. Для приготовления различных молочнокислых продуктов берут соответствующие микробные закваски.

Например, для приготовления йогурта используют бактерии Streptococcus thermophilus и Lactobacillus bulgaricus; для приготовления кефира – Lactococcus lactis , Lactobacillus kefir , Lactobacillus kefiranofaciens; сметаны – Lactococcus cremoris , Lactococcus lactis , Leuconostoc lactis и Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris ;

4) сырокопченых колбас. Образующаяся при брожении молочная кислота придает определенный вкус, а также снижает рН, что предохраняет от порчи те виды колбас, которые не подвергаются варке;

5) кислого теста при приготовлении хлеба. Образующаяся молочная кислота используется для подъема теста, а также придает хлебу специфический кислый вкус;

6) получения чистой молочной кислоты, которая применяется в кожевенной, текстильной, фармацевтической, пищевой промышленности и для получения биодеградируемых материалов (полилактидов), используемых для упаковки пищевых продуктов.

Молочнокислые бактерии могут играть и отрицательную роль , вызывая порчу пива, фруктовых соков, мяса и других продуктов. В эту группу входят и патогенные для человека и животных бактерии, которые относятся к стрептококкам.

Болезнетворные свойства стрептококков обусловлены образованием либо экзотоксинов, либо образованием термостабильных эндотоксинов. Кроме того, патогенные стрептококки образуют ферменты вирулентности: гиалуронидазу, дезоксирибонуклеазу, рибонуклеазу, нейраминидазу, протеиназу, стрептокиназу, амилазу, липазу и др.

Возможно экзогенное и эндогенное заражение стрептококками.

Экзогенное заражение стрептококками (от больных людей, животных, инфицированных продуктов и предметов) происходит через наружные кожные покровы и слизистые оболочки, а также при проникновении вместе с пищей стрептококков в кишечник. Основной путь заражения стрептококками – воздушно-капельный.

Эндогенная инфекция условно-патогенными стрептококками – обитателями человеческого тела – возможна в результате ослабления иммунитета организма.

Стрептококковые инфекции подразделяют на нагноительные и ненагноительные . К нагноительным заболеваниям, вызываемым стрептококками, относятся острые инфекции верхних дыхательных путей (в частности, пневмонии), рожистое воспаление, или рожа, ангина. При проникновении в кровяное русло стрептококки обусло вливают тяжело протекающий септический процесс. В группу ненагноительных болезней входят скарлатина, ревматизм и др.

К патогенным относятся зеленящие стрептококки вида Streptococcus pneumoniae . Они чаще вызывают пневмонию, а также ангину, гайморит, острые катары верхних дыхательных путей и другие заболевания.

Бактерии вида Streptococcus viridans – постоянные обитатели полости рта и глотки здоровых людей. Относятся к зеленящим стрептококкам. Обладают слабой вирулентностью для человека и животных. Они обнаруживаются при гнойных и воспалительных поражениях зубов и десен, вызывают подострый эндокардит.

Бактерии вида Streptococcus pyogenes вызывают рожу, абсцессы при раневых инфекциях. Относятся к гемолитическим стрептококкам.

3 Нормальная микрофлора человека, ее значение для организма

По данным журнала Science (сайнс ) за 2010 год, на сегодняшний день ученые определили совокупность бактерий и вирусов, которые живут в тесном симбиозе с человеком, а фактически - и есть мы как "Микробиом" . Как оказалось, 9 из 10 клеток человеческого тела являются бактериальными. По разным данным к микрофлоре человека принадлежит от 500 до 1000 разных видов (многие из них еще неизвестны). В основном они дружественны организму, который считается их "домом", и лишь немногие приводят к болезням.

В составе нормальной микрофлоры различают:

Постоянную, или резидентную микрофлору, - представлена относительно стабильным составом микроорганизмов, обычно обнаруживаемых в определенных местах тела человека у людей определенного возраста;

Транзиторную, или временную микрофлору, - попадает на кожу или слизистые оболочки из окружающей среды, не вызывая заболеваний и не обитая постоянно на поверхностях тела че­ловека. Она представлена сапрофитными условно-патогенными микроорганизмами, которые обитают на коже или слизистых оболочках в течение нескольких часов, дней или недель. При­сутствие транзиторной микрофлоры определяется не только поступлением микроорганизмов из окружающей среды, но и состоянием иммунной системы организма хозяина и составом постоянной нормальной микрофлоры.

Состав транзиторной микрофлоры может меняться в зависи­мости:

От возраста;

Условий внешней среды;

Условий труда, рациона питания;

Перенесенных заболеваний;

Травм и стрессовых ситуаций.

Нормальная микрофлора отдельных биотопов имеет следующие основные свойства:

1) она достаточно стабильна;

2) представлена несколькими видами, среди которых выделяют доминантные виды и виды-наполнители;

3) каждая экологическая ниша имеет свой видо­вой состав. Некоторые биотопы стабильны по своему составу, а другие (транзиторная микрофлора) постоянно меняются в зависимо­сти от внешних факторов;

4) микроорганизмы, составляющие нормафлору, образуют биопленку;

Биопленка представляет собой четкую морфологическую структуру – это полисахаридный каркас, состоя­щий из микробных полисахаридов и муцина, который проду­цируют клетки макроорганизма. В этом каркасе иммобилизова­ны микроколонии бактерий - представителей нормальной микрофлоры, которые могут располагаться в несколько слоев. Толщина биопленки колеблется от 0,1 до 0,5 мм.

5) в состав нормальной микрофлоры входят как анаэробные, так и аэробные бактерии, преобладают анаэробные бактерии, соотношение которых в большинстве биоценозов составляет 10: 1-100: 1.

6) !!! Заселение бактериями различных областей тела начинается в момент рождения человека и продолжается на протяжении всей его жизни.

7) Формирование качественного и количественного состава нор­мальной микрофлоры регулируется сложными антагонистиче­скими и синергическими отношениями между отдельными ее представителями в составе биоценозов.

В норме многие ткани и органы здорового человека свободны от микроорганизмов, т. е. стерильны. К ним относятся:

Внутренние органы;

Головной и спинной мозг;

Альвеолы легких;

Внутреннее и среднее ухо;

Кровь, лимфа, спинномозговая жидкость;

Матка, почки, мочеточники и моча в мочевом пузыре.

Стерильность органов и тканей обеспечивается наличием неспецифических клеточных и гуморальных факторов иммунитета, препятствующих проник­новению микробов в эти ткани и органы.

На всех открытых поверхностях и во всех открытых полостях формируется достаточно стойкая микрофлора, специфичная для данного органа, биотопа или его участка - эпитопа. Наиболее богаты микроорганизмами.