ЗАНЯТИЕ 15. МИКРООРГАНИЗМЫ, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩИЕ БРОЖЕНИЕ. МОЛОЧНОКИСЛЫЕ ПАЛОЧКИ И КОККИ
Молочнокислые бактерии осуществляют брожение с образованием в качестве основного, а иногда и единственного конечного продукта - молочной кислоты. К ним относятся морфологически разнообразные представители: кокки - Lactococcus (см.
рис. 16), Pediococcus, Leuconostoc (см. рис. 18); и палочки - Lactobacillus, Bifidobacterium (см. рис. 22).Основными субстратами для молочнокислого брожения, служат моносахара (в первую очередь, глюкоза) и дисахара (мальтоза, лактоза). Брожения других, более сложных субстратов проходят через путь предварительного расщепления их до глюкозы или продуктов ее превращения.
Гомоферментативные молочнокислые бактерии (табл. 2) образуют
только молочную кислоту (не менее 90 %). Катаболизм глюкозы происходит по пути гликолиза до образования пирувата. Пируват служит акцептором электронов. В этом случае при участии ключевого фермента лактатдегидрогеназы 2 электрона переносятся с НАД-Н2 на молекулу пировиноградной кислоты, что приводит к образованию молочной кислоты.
Таблица 2
Представители молочнокислых бактерий
| Гомоферментативные | Гетероферментативные |
| Lactococcus, Pediococcus, Lactobacillus casei, Lactobacillus lactis, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus bulgaricus | Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus brevis, Bifidobacterium bifidum |
Гетероферментативные молочнокислые бактерии расщепляют глюкозу по пентозофосфатному пути. В конечных продуктах присутствуют, помимо молочной кислоты, спирт, уксусная кислота и СО2. Преобладание в ферментационной среде того или иного продукта зависит от вида культуры, условий культивирования и фазы развития.
Типичные представители молочнокислых бактерий объединены в семейство Lactobacillaceae, род Lactobacillus, в составе которого около 50 видов (L.
lactis, L. acidophilum, L. bulgaricus, L. casei, L. plantarum, L. brevis).Название семейства происходит от латинского слова «лактис» - молоко.
Это длинные тонкие палочки, до 10 мкм длиной; иногда кокковидные, в редких случаях подвижные (за счет перитрихальных жгутиков), часто образуют нити.
Факультативные анаэробы, иногда микроаэрофилы, слабо растут на воздухе. Хемоорганотрофы, растут только на богатых сложных средах. Некоторые нуждаются в витаминах, аминокислотах, пуринах, жирных кислотах. Благодаря специфическим потребностям в питательных веществах молочнокислые бактерии используются в качестве индикаторных культур при количественном определении витаминов группы В и аминокислот в питательных продуктах и препаратах для промышленного и фармацевтического производства.
Рис. 53. Бактерии рода Lactobacillus
1 - Lactobacillus delbrueckii (электронная микроскопия);
2 - молочнокислые палочки - нормальная микрофлора слизистых оболочек
Метаболизм бродильного типа. Каталазу не образуют. У них отсутствуют цитохромы и другие гемсодержащие ферменты, поэтому синтезировать АТФ за счет дыхания они не могут. Колонии не окрашенные, известковобелого цвета, небольшого размера - 2-5 мм. Бактерии могут образовывать внеклеточный полисахарид (декстран или леван). При выделении молочнокислых бактерий на твердой питательной среде в нее добавляют мел. Колонии выросших бактерий окружены зоной просветления в местах растворения мела при взаимодействии его с образующейся молочной кислотой.
Оптимальная температура 30-40 °С. Бактерии отличаются высокой устойчивостью к рН среды и термостабильностью. Благодаря этому они могут
расти в кислых средах и при относительно высокой температуре, например в силосе, кислой капусте, бродящем пивном сусле, плодах, овощах, соках, которые подлежат консервированию (L. plantarum).
Широко распространены в природе: их можно обнаружить в почве, на разлагающихся остатках животного и растительного происхождения, в молоке и молочных продуктах, пиве, фруктово-винных напитках, солениях, маринадах, пищеварительном тракте человека и теплокровных животных.
Сапро- трофы, за исключением отдельных видов, играющих определенную роль в кариесе зубов. В терапевтической практике широко используются при лечении дисбактериозов препарат лактобактерин. В ассоциации с некоторыми дрожжами служат закваской для приготовления пищевых продуктов из молока, например кумыса, кефира, айрана и др. В ацидофильном молоке в качестве закваски используют чистую культуру L. acidophilum. Болгарская палочка - L. bulgaricus - входит в состав закваски для получения йогуртов. Типовой вид L. delbrueckii; используется в биотехнологии для промышленного получения молочной кислоты микробиологическим способом.Задание
Ознакомиться с морфологией клеток молочнокислых бактерий.
План выполнения работы
1. Приготовить и просмотреть прижизненный препарат молочнокислых бактерий из сметаны. Для этого на предметное стекло поместить каплю сметаны, распределить ее тонким слоем, добавить смесь Никифорова (1-2 капли). Когда смесь испарится, окрасить препарат метиленовым синим и про- микроскопировать.
2. Приготовить и просмотреть прижизненный препарат микрофлоры молочнокислых продуктов (кефир, йогурт).
3. Сделать зарисовки.
Вопросы для самостоятельного контроля
1. Какие реакции лежат в основе гомо- и гетероферментативного молочнокислого брожения?
2. Какие продукты образуются в результате гетероферментативного молочнокислого брожения?
3. Какие бактерии осуществляют молочнокислое брожение?
4. Какие признаки характеризуют семейство Lactobacillaceae?
5. Где можно обнаружить молочнокислые бактерии?
6. Какой вид бактерий используется в промышленности для получения молочной кислоты?
7. Какой внеклеточный полисахарид могут образовывать бактерии семейства Lactobacillaceae?
8. Какие виды молочнокислых кокков и палочек используют при производстве продуктов питания?
9. Что такое «болгарская палочка»?
10. Какую функцию выполняют молочнокислые бактерии в пищеварительном тракте человека и животных?