Бродильные бактерии: описание, размножение и значение для человека

В течение долгого времени люди получали и использовали продукты естественного процесса ферментации для собственной выгоды. Маринованные овощи, вино, сыр, молочные продукты: все это результат жизнедеятельности бактерий по ферментации, которые, вкладывая свою энергию в ряд химических реакций-превращений, превращают одни органические соединения в другие. Новообразованное органическое вещество имеет для человека особую ценность.

Что делать в такой ситуации? Для начала рекомендуем. В этой статье подробно описаны методы борьбы с паразитами. Также рекомендуем обратиться к специалисту.

Что такое брожение?

Ферментация — это анаэробный процесс преобразования безазотных органических веществ (в основном углеводов) микроорганизмами, в котором происходит накопление продуктов неполного окисления (спиртов, органических кислот, углеводов и т.д.) и который сопровождается выделением энергии.

Биологическое значение ферментации заключается в выработке энергии для жизнедеятельности микроорганизмов, например, для дыхания животных и растений.

Процессы брожения

В зависимости от распространенных или особенно типичных продуктов различают следующие:

• процесс спиртового брожения, который проводят грибы мукор и дрожжи;
• масляно-кислотный тип процесса брожения — клостридии;
• реакция ферментации пропионовой кислоты — бактерии пропионовой кислоты
• тип ферментации муравьиной кислоты — энтеробактериями;
• молочнокислое брожение — молочнокислые бактерии;
• тип брожения бутанол-ацетон — из клостридий;
• лимонно-кислотный тип брожения — грибы;
• тип метанового брожения — специальными метановыми бактериями.

Биологическая сущность реакции брожения была открыта в середине 19 века. Луи Пастер, определивший брожение как «жизнь без кислорода».

Микроорганизмы в пищевой промышленности

Основные группы микроорганизмов, используемых в пищевой промышленности, — это бактерии, дрожжи и плесень.

Бактерии

Их используют как возбудители молочной, уксусной, масляно-кислой ферментации.
Культурные молочнокислые бактерии используются в производстве молочной кислоты, в хлебобулочных изделиях, в производстве кисломолочных продуктов, а иногда и в производстве алкоголя. Микроорганизмы молочной кислоты могут вызывать два типа ферментации: — гомоферментативное брожение — при разложении углеводов (лактозы) образуются в основном молочная и гетероферментная кислоты — помимо молочной кислоты образуются другие вещества (диацетил, ацетоин, ароматические соединения, CO2, летучие жирные кислоты, алкоголь и другие).

Дрожжи

Их широко используют как бродильные агенты при производстве алкоголя и пива, в виноделии, при производстве кваса для хлеба, а также в хлебопекарне для разрыхления теста, а в составе кефирных грибов — для производства кефира, кумыс и айран.

Зигомицеты

Раньше зигомицетов называли плесневыми грибами. Они играют важную роль в качестве продуцентов ферментов. Грибы рода Aspergillus продуцируют амилолитические, протеолитические, пектолитические и другие ферменты, которые используются в спиртовой промышленности вместо солода для осахаривания крахмала, в пивоварении — при частичной замене солода несоложенными злаками и т.д.

Какие бывают бродильные бактерии?

Бактерии в ферментационной промышленности используются как агенты ферментации:

• молочная кислота — молочнокислые бактерии;
• уксусная кислота — уксусная кислота;
• ацетон-бутил — ацетон-бутил.
• масляная кислота — масляная кислота;

Молочнокислые бактерии

Культивированные молочнокислые бактерии используются при производстве молочной кислоты путем ферментации, в производстве хлебобулочных изделий и алкоголя. Они превращают сахар в молочную кислоту.

В спиртовой промышленности для подкисления дрожжевого сусла можно использовать молочнокислое брожение. Молочная кислота стимулирует развитие дрожжей и подавляет развитие чужеродных микроорганизмов.

Дикие молочнокислые бактерии, помимо молочной кислоты, образуют ряд летучих кислот, которые негативно влияют на ход технологического процесса, поэтому с ними борются в ферментационной промышленности.

Молочнокислые бактерии включают бактерии лейконостока (Leuconostoc mesenterioides и Leuconostoc agglutinans), часто встречающиеся в патоке, перерабатываемой на ликероводочных заводах и дрожжевых заводах; в производственной практике их называют клек. Эти бактерии имеют форму очень короткого стержня, почти кокосового ореха, размером 1,5 — 1,3 х 1,4 — 1,2 микрона (микрометр или микрон (микрон) = 1 × 10 — 6 м). Чаще всего они встречаются в виде диплококков или коротких цепочек — стрептоформ. Лейконостоки не образуют споры, но легко образуют капсулу и поэтому очень устойчивы к нагреванию, выдерживая температуру до 90 ° C.

Лейконостоки могут нанести большой ущерб производству: они расщепляют сахарозу на фруктозу и глюкозу и превращают последнюю в сложное соединение — декстран. Зараженное лейконостоком паточное сусло превращается в слизистую массу, которая забивает трубы и клапаны в течение нескольких часов. Лейконостокс также вызывает закисление патоки, превращая содержащуюся в ней сахарозу в молочную кислоту и другие.

Уксуснокислые бактерии

Бактерии уксусной кислоты используются в ферментационной промышленности для получения уксуса (раствора уксусной кислоты).

При производстве спирта брожение уксусной кислоты — вредный процесс, так как окисление спирта приводит к снижению его выхода, а образующаяся уксусная кислота тормозит развитие дрожжей. При пивоварении бактерии уксусной кислоты ухудшают качество пива и могут испортить его.

Не только этиловый спирт и глюкоза способны окислять уксуснокислые микроорганизмы. Эти бактерии превращают пропиловый спирт в пропиловую кислоту и бутиловый спирт в масляную кислоту.

Такие микроорганизмы не способны окислять метиловый спирт и высшие спирты. В большинстве случаев такие бактерии представляют собой короткие палочковидные клетки длиной 2-1,5х1,0. Особенностью этих микроорганизмов является то, что они не образуют спор. По форме и размеру такие клетки могут существенно различаться в зависимости от вида, возраста, состояния питательной среды и т.д.

Оптимальная температура реакции для ферментации уксусной кислоты составляет 15-34 ° C. При охлаждении среды до 12-15 ° C развитие этих микроорганизмов замедляется. Сами бактерии в таких условиях принимают форму коротких толстых палочек. При повышении температуры до 35–45 ° C некоторые виды уксуснокислых бактерий могут принимать уродливые формы и становиться похожими на прозрачные набухшие нити.

При наличии в среде большого количества кислот — винной, яблочной и др., спирта и солей в ней могут появиться крупные гипертрофические микроорганизмы этого типа. Также в таких условиях бактерии уксусной кислоты обычно начинают загрязнять оболочку. В некоторых случаях этот процесс становится настолько серьезным, что в окружающей среде появляются zoogleys. К тому же сами бактерии в таких слизистых скоплениях обычно довольно разбросаны.

Маслянокислые бактерии

Бактерии масляной кислоты сбраживают сахар в масляную кислоту.

Ферментация масляной кислоты используется для получения масляной кислоты, сложные эфиры которой используются в качестве ароматических веществ. При производстве алкоголя бактерии масляной кислоты являются паразитами, поскольку масляная кислота подавляет развитие дрожжей и инактивирует фермент амилазу.

При ферментации в качестве побочных продуктов образуются бутиловый спирт, ацетон, этиловый спирт и уксусная кислота. Масляно-кислые бактерии представляют собой подвижные палочки, довольно крупные узкие анаэробы, образующие термостойкие споры. Оптимальная температура для развития 30-40 ° С. Бактерии чувствительны к кислой среде (оптимальный pH 6,9-7,3).

Масляные кислые бактерии принадлежат к роду Clostridium. Многие из них способны сбраживать не только простые сахара, но и более сложные углеводы: декстрины, крахмал, пектин и т.д.

Маслянокислые бактерии широко распространены в природе. Они постоянно обитают в почве, илистых отложениях на дне водоемов, скоплениях разлагающихся растительных остатков. Бактерии масляной кислоты также содержатся в различных пищевых продуктах.

Ферментация масляной кислоты наносит значительный ущерб народному хозяйству, в результате чего происходит гибель картофеля и овощей, вздутие сыра, порча консервов (шелушение), прогорклое масло и т.д. Масляные кислые бактерии также могут вызывать порчу ферментированных овощей — обильное газообразование и резкий запах масляной кислоты придают продукту неприятный вкус и запах.

Масляная кислотная ферментация используется для производства масляной кислоты. Сырьем является дешевое сырье, содержащее сахар: картофель, отходы производства крахмала и сиропа и др.

Особым видом бутиловых бактерий являются ацетон-бутиловые бактерии. Они превращают крахмал и другие углеводы в ацетон, бутиловый и этиловый спирты.

Ацетоно-бутиловые бактерии

Ацетон-бутиловые бактерии используются в качестве агентов ферментации при производстве ацетон-бутила.

Тип ацетон-бутиловой ферментации аналогичен бутиловой ферментации, но производит гораздо больше бутилового спирта и ацетона. Кроме того, в процессе ацетон-бутиловой ферментации этиловый спирт, масляная и уксусная кислоты накапливаются, выделяются CO2 и водород. Возбудителями брожения являются спорообразующие анаэробные подвижные стержни.

В промышленности крахмалистое сырье используется для производства ацетона и бутилового спирта. Оба этих продукта ферментации широко используются в химической промышленности.

Размножение микроорганизмов

Процесс размножения микроорганизмов делится на четыре основных этапа:

• фаза задержки,
• логарифмическая фаза роста,
• фаза распада.
• стационарная фаза,

Период, непосредственно следующий за внесением посевного материала в питательную среду, называется латентной фазой или латентной фазой. На этом этапе, когда микроорганизмы попадают в питательную среду, клетки не сразу начинают размножаться; какое-то время они находятся в питательной среде и не размножаются. В стадии задержки происходит процесс адаптации микроорганизмов к новой среде и, по-видимому, микроорганизмы адаптируют среду к своим потребностям. Если вновь делящиеся молодые клетки ввести в питательную среду очень благоприятного состава, латентная фаза может отсутствовать.

Следующий период — фаза логарифмического роста. На этом этапе клетки хорошо обеспечены питательными веществами и еще не накопили вредные продукты обмена.

Размножение микроорганизмов на этом этапе можно определить по прогрессии, подчиняющейся закону сложных процентов.

Период, называемый фазой логарифмического роста, на самом деле характеризуется не логарифмическим, а экспоненциальным уравнением, в котором время выражается в экспоненте (экспоненте). Поэтому правильнее было бы назвать эту фазу экспоненциальной.

При истощении питательных веществ в окружающей среде и накоплении продуктов обмена замедляется размножение микроорганизмов, некоторые клетки перестают размножаться и погибают. Наступает время, когда количество образовавшихся и умирающих клеток сравняется. Этот период называется стационарной фазой.

Затем следует фаза распада, в которой гибель клеток преобладает над размножением. На этом этапе все больше и больше клеток теряют свою жизнеспособность и умирают из-за недостатка питательных веществ и накопления продуктов метаболизма в окружающей среде.

У микроорганизмов с активными протеолитическими ферментами, например дрожжей, фаза распада сопровождается автолизом, распадом белков из мертвых клеток под действием собственных ферментов. Также используется метод непрерывного размножения (выращивания) микроорганизмов, техническая конструкция которого сводится к тому, что культура находится в специальной емкости, куда непрерывно подается свежая питательная среда, а жидкость при этом вытекает ставка вместе с размноженными ячейками.

Непрерывное культивирование микроорганизмов позволяет им расти в постоянных и постоянных условиях, исключает фазу задержки развития микроорганизмов, в результате чего сокращается общая продолжительность процесса размножения.

Победить паразитов можно!

— Надежное и безопасное избавление от паразитов за 21 день!

• В состав входят только натуральные компоненты;
• Не вызывает побочных эффектов;
• Он выводит из организма продукты жизнедеятельности паразитов.
• Абсолютно безопасно;
• Защищает печень, сердце, легкие, желудок, кожу от паразитов;
• Эффективно уничтожает большинство видов гельминтов за 21 день.

Теперь действует программа льготной бесплатной упаковки. Читать .