fermentație lactică și familia Lactobacillaceae
Bacteriile de acid lactic sunt combinate într-un Sem. Lactobacilaceelor. Cu toate că acest grup de morfológicamente eterogen (inclusiv tije lungi și scurte și coci), acesta poate fi descris destul de bine din punct de vedere fiziologic. Toate bacteriile Gram-pozitive legate, nu formează spori (cu excepția Sporolactobacillus inulinus) și marea majoritate încă. Ei folosesc toate carbohidratii ca sursă de energie și eliberarea de acid lactic. Spre deosebire de Enterobacteriaceae. De asemenea, formarea de lactat, bacteriile producătoare de acid lactic sunt capabile să fermenteze numai; acestea nu conțin hemoproteină (cum ar fi citocromele și catalaza). În ciuda acestui fapt, Lactobacteriaceae poate creste in prezenta oxigenului atmosferic; ca anaerobi, ei încă aerotolerant. În cazul în care orice bacterii cultivate în condiții aerobe, dar nu produce catalază, cel mai probabil poate fi atribuită bacteriile acidului lactic.
Nevoia de factori de creștere. O altă caracteristică a bacteriilor producătoare de acid lactic - este nevoia de substanțe de creștere. Nici un reprezentant al acestui grup nu poate crește în mediu cu săruri de glucoză și de amoniu. Cele mai multe au nevoie de anumite vitamine (lactochrome, tiamina, acid pantotenic, nicotinic și folic, biotină) și aminoacizi, precum și purinei și pirimidinei. Kultivi-ruyut aceste bacterii predominant în medii complexe ce conțin cantități relativ mari de extract de drojdie, suc de roșii, zer din lapte, și chiar de sânge. In mod surprinzator, unele bacterii lactice acide (și alte organisme care au exercitat fermentație) în timpul creșterii pe medii care conțin citocromilor formă de sânge și chiar, eventual, sunt capabile de fosforilare în lanțul respirator. Bacteriile de acid lactic, prin urmare, nu poate sintetiza porphyrins; porfirine dacă adăugate la mediu, unele dintre aceste bacterii sunt capabile de formarea de pigmenți geminovye respectivi.
Prin urmare, bacteriile producătoare de acid lactic - un fel de „handicap metabolice“, care este, probabil, un rezultat al specializării lor (creșterea în lapte și alte medii bogate în nutrienți și substanțe de creștere), și-au pierdut capacitatea de a sintetiza mulți metaboliți. Pe de altă parte, multe dintre ele au capacitatea nu a fost găsit în cele mai multe alte organisme; ei pot folosi zaharul din lapte (lactoză). In acest sens, ele sunt similare cu un număr de bacterii intestinale (de exemplu, Escherichia coli). Lactoză în regnul vegetal, se pare, nu se produce; se formează la mamifere, vyde doresc să creeze un lapte și, prin urmare, cu ea este absorbită. Astfel, capacitatea de a utiliza lactoza poate fi considerată ca o adaptare la mediu, intestin tipic de mamifere. Lactoza - o dizaharidă care este, înainte de începerea pe calea catabolism hexozelor ar trebui să fie împărțită:
Lactoză + H2 0 ^ 0 ^ galactozidaza -Glucoză + D-Galactoza
Galactoza după fosforilare transformată în glucoză fosfat.
În legătură cu formarea unor cantități mari de mediu de cultură de acid lactic pentru bacterii producătoare de acid lactic ar trebui să fie bine tamponat. Cel mai adesea acest scop, a adăugat carbonat de calciu. Pe un mediu de agar cu o suspensie de CaCO3 ( „cretă agar“) formarea de acid este detectat prin halouri transparente în jurul coloniilor.
Distributie si habitat. Propagarea bacterii producătoare de acid lactic în natură determinate cerințele lor complexe de substanțe nutritive și o metodă de producere a energiei (numai fermentare). Aceste bacterii sunt aproape niciodată găsite în sol sau în apă. În sălbăticie se găsesc:
a) în lapte, locațiile sale de prelucrare și a produselor lactate
(Lactobacillus lactis, L. bulgaricus, L. helveticus, L. casei, L. fermentum, L. brevis, Streptococcus lactis, S. diacetilactis);
b) plantele de descompunere și resturi de plante (Lactobacillus plantarum, L. delbriickii, L. fermentum, L. brevis, Streptococcus lactis, Leuconostoc mesenteroides);
c) în intestin și în membranele mucoase ale oamenilor si animalelor
(Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium, Streptococcus faecalis, S. salivarius, S. bovis, S. pyogenes, S. pneumoniae).
Streptococcus faecalis - un locuitor normal al intestinului uman; S. bovis este comună în tractul digestiv al rumegătoarelor. Mulți streptococii sunt locuitori inofensive ale gurii, tractul respirator și urinar, organele genitale; dar printre streptococi este și paraziți din sânge - o patogeni foarte virulente.
Datorită formării unor cantități mari de acid lactic, la care ele însele sunt în mare parte bacterii tolerante de acid lactic în condiții adecvate, se pot reproduce destul de repede, înlocuind alte microorganisme. Din acest motiv, ele sunt ușor de cultivat pe mediu de selecție și ușor de produs. „Cultura de economii naturale“ dintre bacteriile gasite in lapte si produse lactate acre, aluat dospit, varză acră, însilozare, etc.
Catabolism de carbohidrați și de fermentare a produselor. În funcție de ce fel de produse sunt formate în timpul fermentației glucozei - numai acid lactic sau a altor produse organice și CO2. - bacterii lactice sunt de obicei divizate în homofermentative și heterofermentative (Tabelul 8.2.). Aceasta reflectă vechea diviziune a diferențelor fundamentale în modurile de catabolism de zaharuri.
Homofermentative fermentarea acidului lactic. bacterii homofermentative acid lactic sunt, practic, numai o formă de acid lactic (care este de cel puțin 90% din toate produsele de fermentație). Glucoza Catabolismul apare în ele prin calea fruktozodifosfatnomu (bacterii poseda toate enzimele necesare pentru aceasta, inclusiv aldolaza) și hidrogen, este scindată în dehidrogenarea gliceraldehid-3-fosfat, este transferat la piruvat. Stereospecificitatea lactat (a) și depinde de prezența laktatratsemazy care a format produs - D (-) -, L (+) - sau acid DL-lactic. Numai o mică fracțiune din piruvatul este decarboxilat, transformându-se în acid acetic, etanol și CO2. precum și la Acetoinul. Cantitatea de produse secundare formate este dependentă, aparent de oxigen.
Heterofermentative fermentarea acidului lactic. In bacteriile heterofermentative acid lactic nu este principalele enzime fruktozodifosfatnogo mod - aldolaza și triozofosfat. Conversia inițială a glucozei provine de la ele numai prin cale fosfat pentoze, adică, prin glucoză 6-fosfat și 6-phosphogluconate și ribulozo-5-fosfat (vezi. Fig. 7.4 și 8.2). Ribulozo-5-fosfat prin acțiunea epimerazei este transformată în xilulozo-5-fosfat, care, ca urmare a reacției tiamina dependentă de pirofosfat catalizata pentozofosfoketolazoy, scindează pentru a forma glitseraldegidfosfata și acetylphosphate:
Non-creștere, celulele au fost spălate Leuconostoc ferment mezenteroizi glucoză aproape stoechiometric conform ecuației
lactat, etanol și dioxid de carbon. Astfel, aceste bacterii acetil recuperate prin acetil CoA și acetaldehidei la etanol (fig. 8.2). Alte lactobacili heterofermentative acetil convertit parțial sau total în acid acetic, care este însoțit de transferul de legătură fosfat la ADP, pentru a forma ATP. Excesul de hidrogen este trecut în acest caz glucoza, care este format din manitol. Glitseraldegidfosfat prin piruvatul este convertit în lactat. Riboza Leuconostoc mesenteroides fermenți lactici în acetat.
Atunci când bacteriile heterofermentative fermentarea fructozei formate lactat, acetat, CO2 și manitol:
Fructoza 3 - „lactat + acetat + CO2 + Manitol
Fructoza astfel servește ca un acceptor de reducere a excesului echivalente:
Fructoza + NADH2 - »Manitol + NAD
Lactobacillus plantarum (= pentosus sau arabinosus) fermenții de glucoza din drum homofermentative și pentoze scindează prin fosfoketolazy transformându-se în lactat și acetat. Trebuie remarcat faptul că, chiar și o astfel bacterie tipica homofermentative este Lactobacillus casei, deși fermenți glucoză conform homofermentative, poteci, dar se transformă în acetat de riboză și lactat de heterofermentative. Riboza induce sinteza fosfoketolazy ei. În cazul în care celulele sunt crescute pe un mediu cu riboza, se spală, apoi, după aceea ei vor fermentează glucoza ca o bacterie heterofermentative.
Fermentarea, efectuat Bifidobacterium bifidum. bacterie Heterofermentative acid lactic V.bifidum primit acest nume sau în formă de V-Y (lat. Bifidus- bifurcată). Este cunoscut faptul că predomină în intestinele sugarilor, în special a celor alăptați la sân. Această dependență de distribuția acesteia în metoda de hrănire un copil poate fi atribuita bacteriilor nevoie în carbohidrați care conțin N-acetilglucozamină, care sunt prezente numai în laptele uman, dar nu și vaca. Toți membrii Bifidobacterium genul - stricte; anaerobe ei nu pot tolera prezența oxigenului, precum și nevoia de atmosfera lor de creștere care conține 10% CO2. Din moment ce acestea au devenit cunoscute pentru caracteristicile neobișnuite de bacterii de acid lactic, bifidobacterii au fost, de asemenea, găsite în flora intestinală a adulților, și în multe alte locuri, chiar și în noroi putrezire, iar acum disting mai multe specii de acest gen. Bifidobacteria glucoza despica conform ecuației
Ie fermentate drumul ei fosfoketolaznomu contrafăcut. Ei nu au nici aldolaza sau glucozo-6-fosfat, dar conțin fosfoketolazy activ scindeaza fructoza 6-fosfat și xilulozo-5-fosfat la acetil și eritroza-4-fosfat sau gliceraldehid 3-fosfat. sunt supuse hexoză următoarea conversie:
Utilizarea bacteriilor lactice în prepararea de uz casnic, agricole și alimentare. Dacă o soluție nesteril conținând, împreună cu zaharuri și surse complexe de azot și factori de creștere, fără a părăsi accesul aerului sau pur și simplu să se toarnă în vasul de cantitate suficient de mare de astfel de soluție, atunci acesta va apărea în curând în bacterii producătoare de acid lactic. Ele reduc pH-ul la valori <5 и тем самым подавляют рост других анаэробных бактерий, которые не могут развиваться в столь кислой среде. Какие именно молочнокислые бактерии вырастут в таких накопительных культурах, зависит от прочих условий. Благодаря своему стерилизующему и консервирующему действию, основанному на подкислении среды, молочнокислые бактерии используются в сельском и домашнем хозяйстве и в молочной промышленности.
Prepararea însilozare. bacterii de acid lactic, care trăiesc pe plante, joacă un rol important în stocarea utilizării viitoare a furajelor pentru animale. Pentru prepararea însilozate se utilizează frunzele de sfeclă de zahăr, porumb, cartofi, iarbă și lucernă. Recolta este comprimată și melasă la acesta se adaugă, în scopul de a mări raportul C / N, și acid formic sau orice acid anorganic în prealabil, pentru a asigura o creștere preferențială a lactobacililor și streptococi. În aceste condiții nu este controlată de fermentație lactică.
Prepararea de varză acră. Sauerkraut, de asemenea, este un produs în care sunt implicate prepararea bacteriilor acidului lactic. Tocat presărat cu sare (2-3%) și varză comprimată cu excluderea aerului începe fermentarea spontană de acid lactic, care a implicat mai întâi Leuconostoc (cu formarea de CO2), și mai târziu Lactobacillus plantarum.
Produse lactate. bacterii producătoare de acid lactic de acid care formează și conferă produsului un anumit gust, sunt utilizate pe scară largă în industria produselor lactate. Sterilizată sau lapte sau smântână pasteurizat este fermentat prin adăugarea ca un ferment curat ( „start“), cultura de bacterii producătoare de acid lactic. lapte fermentat preparat din crema de unt, acru via Streptococcus lactis, S. cremoris și Leuconostoc cremoris. Produs în timpul fermentației, diacetilul conferă uleiului un miros specific.
Pentru prepararea produselor lactate (Tabel. 8.3) sub formă de culturi starter sunt utilizate, de asemenea, culturi starter de bacterii producătoare de acid lactic, și anumite generatoare de acid substanțe care dau produsului un miros caracteristic. zarei aromatic se obține prin culturile starter menționate mai sus, utilizate pentru prepararea uleiului lactat fermentat. Churning împreună cu acid lactic conține acid acetic, acetoină și diacetil. Iaurtul a fost preparat din lapte omogenizat întreg pasteurizat inoculat cu Streptococcus thermophilus și Lactobacillus bulgaricus (după aplicarea fermenteze laptele este păstrat timp de 2-3 ore la 43-45 ° C). biogurt dreptul la disponibil comercial lapte acru, Lactobacillus acidophilus fermentat și Streptococcus thermophilus.Kefir aparține produselor de acid lactic care conține acid și etanol; se obține din lapte (vacă, oaie sau capră). Aluatul se prepară pe așa-numitele granule de Kefir, care constau nu a fost încă studiată pe deplin comunitatea de organisme, inclusiv lactobacili, streptococi, micrococi și drojdii. lapte acrire se efectuează la 15-22 ° C timp de 24-36 ore. Pentru a prepara koumiss lapte de măgar folosit, este inoculat cu o cultură ce conține Lactobacillus bulgaricus și drojdie de genul Torula.
Purul acid lactic, care este utilizat pentru diverse scopuri industriale și ca aditiv pentru produsele alimentare preparate prin fermentare. Lapte sau zer este fermentat cu ajutorul Lactobacillus casei sau L. bulgaricus. Pentru fermentarea glucozei și maltoză aplică L. delbruckii, L.leichmannii sau Sporolactobacillus inulinus. Sursa factorilor de creștere necesari sunt melasă și de malț.
formarea de acid în testul de acid este utilizat pentru ridicarea acestuia, cu condiția, de asemenea, bacteriile acidului lactic, în particular Lactobacillus plantarum și L. coryneformis. Culturi starter de lactobacili și micrococi sunt de asemenea utilizate pentru prepararea cârnaților cruzi (salam, cârnați). Formarea acidului lactic și reducerea pH-ului, bacteriile producătoare de acid lactic sunt împiedicate să răsfăț tipurile de cârnați, care nu sunt supuse la fierbere.