что такое термофильные молочнокислые бактерии

Закваски в сыроделии

Введение

Сыр не может быть изготовлен без участия определённых видов бактерий, они перерабатывают молочный сахар в молочную кислоту и вызывают биохимические изменения которые приводят к возникновению вкусовой палитры характерных для каждого вида сыра. Сегодня подавляющее количество сыров вырабатывают с заквасками.

Закваска представляет собой концентрат микроорганизмов, это могут быть бактерии, плесени или слизи, которых выделяют, выращивают и концентрируют на биофабриках для того чтобы в один прекрасный день попасть в сыр и переработать белок и жир во вкусовые вещества.

Немного истории

Первые закваски были естественными – это была просто кислая сыворотка или молоко содержащее в себе много молочнокислых микробов, затем закваски стали заменятся лабораторными культурными заквасками( так называемые чистые культуры от слова культивировать – выращивать. Разработка и внедрение заквасок началось более 100 лет назад и тогда польза заквасок не являлась очевидной, вот что писал выдающийся основоположник микробиологии молочных продуктов Королёв С.А.: «.производство и созревание (сыра) могут идти вполне нормально без всякого дополнительного обогащения молока какими либо микроорганизмами исключительно за счёт микробов молока».

Каким образом каждый вид сыра приобретал характерный вкус? Сама технология определённого вида сыра стимулировала развитие определённых видов «диких» микроорганизмов, а других наоборот заглушала. В 20-е годы прошлого столетия закваски применялись исключительно при производстве чеддера и швейцарского сыра. Считалось, что сырое молоко уже содержит всю необходимую микрофлору для производства сыра и ничего добавлять не надо, только в случае если нужно ускорить процесс выработки сыра или же «выправить» созревание сыра- избавить его от пороков развития. Мощный толчок развитию заквасок дала пастеризация молока: она уничтожает почти всю естественную микрофлору сыра и микробы нужно вносить снова, без них нет созревания, а значит и нет вкуса.

Классификация молочнокислых бактерий

Молочнокислые бактерии принадлежат к двум семействам Streptococcaceae и Lactobacillaceae, бактерии в первом семействе Lactococcus lactis имеют форму шариков (кокки), а во втором Lactobacillus – палочек (бациллы) и те и другие обнаруживаются в сырах, кокки и палочки отличаются не только по внешнему виду но и по продуктам: палочки более активно дробят белок и производят больше вкусовых веществ, более устойчивы к нагреванию. Кокки дают свежий, диацетильный, кисломолочный вкус, также некоторые виды, такие как Leuconostoc вырабатывают много углекислого газа, тем самым формируя рисунок сыра.

Молочнокислые бактерии обоих семейств могут быть мезофильными — оптимальная температура развития между 30 и 35 0 С и термофильными с оптимальной температурой около 45 0 С.

Молочнокислые бактерии могут быть гомоферментативными – вырабатывают почти только кислоту, гетероферментативными – наряду с кислотой вырабатывают ароматические вещества.

Ниже мы приводим таблицу некоторых типов микроорганизмов, которые входят в состав заквасок ( источник – каталог заквасок компании«Христиан Хансен»)

Типы микроорганизмов в сырных культурах

Тип микрофлоры	Название и состав	Характеристики
	Lactococcus lactis subsp. cremoris Lactococcus lactis subsp. lactis	Мезофильная Гомоферментативная Высокий вкус
	Leuconostoc sp.	Мезофильная Гетероферментативная Производит газ
	Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis	Мезофильная Гомоферментативная Придает вкус Производит газ
	Lactococcus lactis subsp. cremoris Lactococcus lactis subsp. lactis Leuconstoc sp. Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis	Мезофильная Гетероферментативная Придает вкус Производит газ
	Streptococcus thermophilus	Термофильная Гомоферментативная
	Lactobacillus helveticus	Термофильная Гомоферментативная Придает вкус
	Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus	Термоофильная Гомоферментативная Придает вкус
	Lactobacillus paracasei	Мезофильная Факультативно-гетероферментативная Придает вкус
	Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis	Термофильная Гомоферментативная Придает вкус
	Lactobacillus rhamnosus	Термофильная Гетероферментативная Придает вкус
	Lactobacillus curvatus	Мезофильная Гетероферментативная Придает вкус
	Lactobacillus plantarum	Мезофильная Гетероферментативная Придает вкус
	Lactobacillus johnsonii	Мезофильная Гомоферментативная Придает вкус
	Propionibacterium	Термофильная Гетероферментативная Активно производит газ

Основные виды заквасок и их состав

В настоящее время промышленность выпускает три вида заквасок:

На наш взгляд, предпочтительнее использовать закваски многоштаммовые – они объединяют в себе достоинства всех групп. На рынке, в основном, представлены именно многоштаммовые закваски.

Сравнение отечественных и импортных заквасок

Российские закваски, производства угличской биофабрики для сыров типа Гауда дают сыр более кислый и менее ароматный вкус, нежели их зарубежные аналоги, но они более устойчивы к повышенным температурам второго нагревания и подавляют постороннюю микрофлору (одна из самых главных свойств отечественных заквасок). Препараты уксуснокислых палочек, от которых зависит рисунок швейцарского сыра, уступают иностранным аналогам, они недостаточно стабильны в работе и придают слишком резкий вкус и запах сырам.

Импортные закваски характеризуются стабильной работой, придают сырам богатый, сливочный привкус, но требуют более низких температур второго нагревания (до 37 0 С ) что не всегда возможно при работе с российским молоком. Закваски практически не подавляют постороннюю микрофлору. Для импортных заквасок нужно молоко хорошего качества, тогда они раскроют свой потенциал. На мой взгляд флагманом заквасок для Гауды является легендарная закваска Flora Danika компании Хр. Хансен.

В последнее время наблюдается сближение отечественных заквасок с импортными. Угличская биофабрика разработала и начала выпуск закваски БК-Углич-№ 6 которая даёт более развитый аромат и более высокое газообразование.

Рекомендации по выбору заквасок

Главная рекомендация — следовать инструкциям производителей. Анализировать свои наблюдения. Пользуясь вышеприведённой таблицей вы можете оценить закваску по её способности к образованию тех или иных продуктов: кислота, аромат, газ.

Следует обращать внимание на график нарастания кислотности, он показывает как растёт кислотность сыра (рН) в зависимости от продолжительности выдержки молока с закваской.

Источник

Термофильные бактерии

Термофильные бактерии очень теплолюбивы. Это следует из их названия. Данные микроорганизмы имеют широкое представительство в природе – в частности, их наличие подтверждено в микрофлоре кишечника человека и животных, в почве и воде. Также бактерии часто встречаются в компостных кучах, навозе и подстилках для скота. Особенностью отдельных термофилов является способность образовывать споры даже в неблагоприятных условиях. Микроорганизмы отличаются быстрым обменом веществ.

Причины популярности термофильных бактерий

Термофилы очень популярны у исследователей благодаря своей способности проводить ферментативную реакцию при высоких температурах. При этом, чем выше скорость реакции, тем ниже вероятность заражения посторонними микроорганизмами. Устойчивость к высоким температурам и, более того, предрасположенность к росту в таких условиях, связана с невосприимчивостью к воздействию других негативных факторов.

В частности, бактерии способны выдерживать атаки детергентов, что делает возможным их использование в моющих средствах. Это одна из множества причин, которые привели к популярности исследований разнообразия микроорганизмов, обладающих термофильными свойствами.

Одним из примеров можно назвать поиск и обнаружение кератиназы Caldoanaerobacter 1004. Организм, который вызывает появление данного фермента, был выделен из горячего источника. Производимая им кератиназа внеклеточного типа побуждает развитие гидролиза кератинов, которые отличаются устойчивостью к воздействию стандартных протеиназ. Данный фермент используется в птицеводстве, значительно ускоряя переработку перьев.

Виды термофильных бактерий

Термофильные бактерии различаются по необходимым для проживания и роста условиям, которые зависят от среды – выращиваемые в искусственных условиях лучше ощущают себя в твердых средах с наличием воздуха. Другие же способны обходиться без кислорода и растут в жидких средах. Форма бактерий, которые могут быть подвижными и неподвижными, зависит от температуры. С температурой до 40 °C микроорганизмы имеют вид палочковидных бацилл, а при ее повышении приобретают вид нитей.

Однако, стоить отметить прогресс, который был достигнут за последние годы в плане исследований данной категории микроорганизмов. Так, установлено, что наиболее заметным изменениям,
которые происходят под влиянием высоких температур, подвергаются клеточные белки и липиды, связанные с основными жизненными процессами бактерий.

Разделение термофилов на группы

Если задевать вопрос температуры, бактерии по данному показателю разделяются на несколько подгрупп, различающихся по предпочитаемым температурным показателям:

О пользе термофилов

Есть ли от термофильных бактерий польза? Да, и довольно большая. Но здесь все зависит от правильности применения и дозирования. Так, молочнокислые палочки, которые активно используются в пищевой промышленности, являются неотъемлемой частью молочнокислых продуктов и оказывают положительное влияние на человеческий организм.

В частности, они контролируют обменные процессы, помогая стабилизировать деятельность пищеварительного тракта, и обеспечивают лучшую защиту от вредоносных бактерий. Коме того, термофильные бактерии благотворно влияют на иммунитет, успокаивая нервную систему, и подавляют негативное воздействие антибиотиков.

Термофилы в молоке и молочных продуктах

Отдельного упоминания стоят термофильные бактерии в молоке. В ходе исследований специалистами было доказано, что при пастеризации молока происходит заметный прирост количества микроорганизмов. Если судить с гигиенической точки зрения, то подобное недопустимо.

Большая часть микрофлоры молока, которое прошло процедуру пастеризации, образуется медленно растущими колониями. Термофильные микроорганизмы обычно размножаются при температуре 60-63 °C, свойственной так называемой «низкой» пастеризации. При «высокой» их развития практически не происходит.

Однако, несмотря на повышенную температуру при процедуре одного размножения термофилов в молоке оказалось бы недостаточно, если говорить о росте бактериального населения. Видимо, резкий рост связан еще и оборудованием, которое не соответствует стандартам и нормам, а также несоблюдением условий содержания. Это вызывает загрязнение самого молока.

В каких сферах применяют термофильные бактерии?

Помимо использования в пищевой промышленности, в частности, при изготовлении молока и кисломолочной продукции, данные микроорганизмы находят широкое применение в косметологии и фармакологии в качестве основы для пробиотиков и средств по уходу за кожей. Термофильные и мезофильные микроорганизмы, проживающие в почве и компосте, оптимизируют процесс переработки органических веществ.

При отслеживании предельно допустимого уровня концентрации и постоянном наблюдении за производственным процессом можно избежать осложнений, которые вызывают термофильные бактерии. Термофилы и мезофилы, проживающие в почве и компосте также способствуют более быстрому росту саженцев. При этом эффективность работы первых в данном случае заметно выше.

Как уменьшить вред, который могут наносить термофильные палочки? Если речь идет о предприятиях, помочь в этом сможет постоянный мониторинг оборудования, а также регулярная обработка с использованием бактерицидных препаратов. Подобные мероприятия позволяют контролировать качество изготавливаемой продукции, снижая риск возникновения каких-либо проблем до нуля.

Чем обусловлена устойчивость бактерий к высоким температурам?

На протяжении многих лет в рамках исследований учеными осуществлялись попытки установления причин устойчивости термофильных микроорганизмов к высоким температурам. Речь о значениях от 50 до 90 °C.

Основной причиной является особенность составляющих бактерий, в то числе оболочки, рибосомы и ферментов – по своим характеристикам они заметно отличаются от схожих компонентов мезофильных форм. При этом термофилы способны замещать недостаточную стабильность клеток за счет синтеза, который в таких случаях осуществляется более быстро – для этого в процессе задействуются наиболее термостабильные ферменты.

О вреде термофилов

Ряд термофилов способен вызвать инфицирование почвы во время добавления органических удобрений и при обогащении земли перепревшей подстилкой, ранее находившейся в коровниках. Вследствие этого наносится серьезный вред грунтовым водам и водоемам.

Отметим, что для термофильных бактерий не характерны патогенные или токсигенные свойства, тем самым они не относятся к категории особо опасных микроорганизмов для человека. Однако, загрязнение ими молока, продуктов, а также воды и почвы крайне нежелательно и рискует привести к неблагоприятным последствиям. В связи с этим рекомендуется проводить исследование на содержание термофилов в специализированной лаборатории.

Чтобы избавиться от термофилов, можно воспользоваться способом, доказавшим свою эффективность – достаточно поместить их в условия с заметным превышением верхнего температурного порога. Учеными установлен максимальный порог, при котором микробы способны выживать, пусть и теряют умение расти – это 122 °C. Стоит отметить, что обеспечить больший нагрев можно в лабораторных условиях, оснащенных необходимым оборудованием. Также на жизнедеятельность бактерий пагубным образом влияют температурные колебания.

Какие термофильные бактерии существуют?

Науке известно множество видов термофилов, которые получили широкое распространение в природе. Благодаря своей теплолюбивости они хорошо чувствуют себя в человеческом организме, а также растениях, почве и воде. Несмотря на общую предрасположенность, некоторым бактериям требуется воздух для роста, другие могут продолжать свое развитие и без него. В связи с этим термофильные организмы разделяют на аэробные и анаэробные.

Анаэробные, то есть не нуждающиеся в кислороде для роста, могут принадлежать одной из нескольких групп:

Аэробные термофилы также делятся на группы, среди которых нужно выделить две:

Об организации и реализации генетических данных бактерий

Изучение ферментов, влияющих на процесс синтеза дочерних молекул ДНК термофилов, пользуется популярностью благодаря наличию как теоретического, так и практического интереса. Он связан с успешным применением ферментов при осуществлении полимеразной цепной реакции – это один из самых чувствительных анализов ДНК.

Ее суть заключается в организации размножения в объеме, которого достаточно для осуществления исследований с применением гель-электрофореза. Исследование проводится в несколько шагов, среди которых разработка способов клонирования с последующей оценкой эффективности действия ферментов.

Полезные статьи

Проведение анализов почвы, лабораторные исследования

Источник

Роль молочнокислых бактерий в здоровье человека

Молочнокислые пробиотические бактерии можно широко использовать для профилактики и лечения больных с различными заболеваниями (острыми и хроническими заболеваниями желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей, для восстановления кишечного микробиоценоза

Lactic acid probiotic bacteria can be widely used for prevention and treating the patients with different diseases (acute chronic diseases of gastrointestinal tract, respiratory tract, for restoring intestinal microbiocenosis and others).

Молочнокислые бактерии — общее название бактерий семейства Lactobacillaceae, основным свойством которых является способность образовывать молочную кислоту в качестве основного продукта брожения [1]. Молочная кислота положительно влияет на перистальтику кишечника человека, уменьшает метеоризм, а также способна оказывать стимулирующее действие на секреторную деятельность слюнных желез; в ее присутствии улучшается усвоение кальция, фосфора и железа [2, 3]. Молочнокислые бактерии не участвуют в возникновении каких-либо патологических процессов, напротив, они оказывают положительный эффект на жизнедеятельность человеческого организма [4]. Большинство молочнокислых бактерий — пробиотические штаммы, изолированные из кишечной флоры здорового человека (бифидо- и лактобактерии), сохраняющие жизнеспособность при прохождении через желудочно-кишечный тракт и благоприятно действующие на здоровье человека, что подтверждено клиническими испытаниями. Их вводят в состав лекарственных препаратов, пищевых добавок, а в последнее время — и кисломолочных продуктов. Современные тенденции таковы, что конечные формы обогащенных таким образом продуктов также должны иметь клинически доказанные положительные эффекты на организм человека.

Первым из исследователей, предположившим, что некоторые бактерии совсем не губительны для человека, а напротив, могут оказывать позитивное влияние на здоровье, был знаменитый русский ученый Илья Ильич Мечников. Еще в самом начале XX в. он провел исследования по возможности восстановления кишечной микрофлоры с помощью молочнокислой палочки. В результате серьезных и кропотливых исследований ученым были изучены свойства бактерии, которую он назвал «болгарской палочкой» (в современной классификации — Lactobacillus bulgaricus), а также разработан рецепт кисломолочного напитка — прообраза современного йогурта. Сам И. И. Мечников, его коллеги и знакомые на протяжении многих лет регулярно употребляли этот напиток, который также называют «мечниковской простоквашей», и на собственном опыте смогли убедиться в его полезных качествах.

В настоящее время известны разнообразные положительные эффекты молочнокислых пробиотических бактерий, подтвержденные многочисленными клиническими исследованиями. Прежде всего необходимо отметить, что эти бактерии играют важную роль в поддержании колонизационной резистентности, то есть оказывают выраженную антагонистическую активность в отношении патогенных микроорганизмов, продуцируя различные органические кислоты, перекись водорода, антибиотики и бактериоцины [5]. Некоторые представители молочнокислых пробиотических бактерий (например, L. acidophilus) вырабатывают высокоактивную перекись водорода, благодаря чему оказывают выраженное вирусоцидное действие в отношении вируса иммунодефицита человека [6].

Несмотря на то, что еще в начале прошлого века И. И. Мечников предположил, что молочнокислые бактерии способны повышать устойчивость организма человека к различным заболеваниям, лишь в последние десятилетия была доказана теория об иммуномодулирующем влиянии этих микроорганизмов. Было установлено, что некоторые штаммы молочнокислых бактерий способны оказывать иммуностимулирующее действие, способствуя выработке в кишечнике цитокинов (в том числе интерлейкинов-1, 6, 10, фактора некроза опухоли альфа), антител, стимулировать синтез интерферона гамма лимфоцитами, а также повышать активность фагоцитов и естественных клеток-киллеров (NK-клеток) [6–9]. Таким образом, была доказана способность пробиотиков усиливать устойчивость организма человека к определенным заболеваниям. Так, молочнокислые пробиотические бактерии эффективны для профилактики широко распространенных зимних инфекций, обусловленных различными респираторными вирусами. Существуют данные, что при употреблении L. bulgaricus OLL1073R-1 в составе йогуртов снижается риск заражения простудными заболеваниями у пожилых людей, так как этот штамм дополняет естественную активность NK-клеток [10]. В исследовании, включавшем более 1000 взрослых добровольцев, было показано снижение продолжительности острых респираторных заболеваний у лиц, в течение 3 месяцев употреблявших ежедневно по 200 мл кисломолочного пробиотического продукта (Actimel), который содержит штамм L. casei DN-114001 [11]. Положительный эффект сохранялся даже спустя месяц после окончания приема. Американскими исследователями была предпринята попытка определить, как влияет употребление молочнокислых пробиотических бактерий на инфекционные заболевания у детей. В группе, получавшей L. casei DN-114001 (Actimel), заболеваемость была достоверно ниже, чем при употреблении плацебо [12]. Похожие данные были получены и российскими учеными [13].

Человеческому организму постоянно приходится адаптироваться в ответ на изменения, связанные с влиянием факторов окружающей среды и образа жизни. Старение, стресс, интенсивные физические тренировки, проживание в мегаполисе и даже холодная погода — все это негативно влияет на организм человека. Последнее подтверждают эпидемиологические данные о том, что число респираторных заболеваний и диарей в зимние месяцы увеличивается. S. Nagata и соавт. провели исследование для оценки эффективности приема кисломолочных продуктов, содержащих L. casei Shirota, при норовирусных гастроэнтеритах в зимний период у пожилых людей (средний возраст пациентов — 84 года). Установлено, что непрерывный прием кисломолочного продукта с L. casei Shirota уменьшает выраженность и длительность проявления симптомов лихорадки, вызванной норовирусным гастроэнтеритом, а также корректирует дисбаланс кишечной микрофлоры, свойственный пожилым людям [14].

Прием молочнокислых пробиотических бактерий эффективен и при диареях. Так, в восьми рандомизированных плацебо-контролируемых исследованиях с общим числом участников 988 человек была изучена эффективность продуктов питания, содержащих L. rhamnosus GG, при острых кишечных инфекциях (ОКИ). Было получено достоверное сокращение сроков проявления клинических симптомов ОКИ в среднем с 3,5 до 2,5 дней, по сравнению с группой пациентов, получавших плацебо [15, 16]. В работах профессора А. В. Горелова и соавт. показана клиническая эффективность L. casei DN-114001 (Actimel) в комплексной терапии ОКИ у детей старше 3 лет — длительность лихорадки, диарейного синдрома и сроки госпитализации у детей, его употреблявших, были достоверно меньше по сравнению с детьми, получавшими плацебо [17].

Еще одним направлением, при котором доказана эффективность молочнокислых пробиотических бактерий, является антибиотик-ассоциированная диарея (ААД), которая возникает при нарушении состава и активности нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта человека. У взрослых для профилактики ААД, вызванной Clostridium difficile, хорошую эффективность показал прием Actimel, содержащего пробиотический штамм L. сasei DN 114001 [18]. У детей молочнокислые бактерии, принимаемые внутрь, способны предотвращать возникновение диарей или уменьшать побочные эффекты, связанные с приемом антибиотиков (например, амоксициллина) [19]. Выявлено положительное влияние штамма L. сasei DN 114001 и при проведении эрадикационной терапии инфекции H. pylori у детей [20].

Иммуномодулирующие свойства молочнокислых бактерий способны уравновесить дисбаланс в иммунных реакциях, вызывающих аллергические реакции у детей. При употреблении детьми с аллергией кисломолочных продуктов, содержащих L. gasseri CECT5714 и L. coryniformis CECT5711, в течение 3 месяцев выявлено значительное снижение уровня IgE в плазме крови и существенное увеличение CD 4+ /CD 25+ T-регуляторных клеток, секреторного IgA и NK-клеток. Таким образом, употребление молочнокислых пробиотических бактерий способно благотворно влиять на иммунные параметры, участвующие в аллергической реакции [21].

Молочнокислые пробиотические бактерии положительно влияют на уровень холестерина в сыворотке крови — в некоторых исследованиях показано, что при их употреблении происходит снижение общего холестерина и липопротеинов низкой плотности, улучшение функции печени [22, 23].

Наконец, нормализация кишечной микрофлоры способствует нормализации кишечного пассажа. Было показано, что регулярный прием Bifidobacterium animalis DN-173 010 (Активиа) пациентами с синдромом раздраженного кишечника, сопровождающегося запорами, уменьшает время транзита по кишечнику, увеличивает частоту дефекаций и улучшает качество жизни таких пациентов [24–27].

Таким образом, молочнокислые пробиотические бактерии можно широко использовать для профилактики и лечения больных с различными заболеваниями (острыми и хроническими заболеваниями желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей, для восстановления кишечного микробиоценоза и др.). Форма приема этих микроорганизмов разнообразна (кисломолочные продукты, лекарственные препараты, биологически активные добавки), причем при выборе необходимо руководствоваться прежде всего тем, что положительное действие на организм человека должно быть клинически доказано не только для самих молочнокислых пробиотических бактерий, но и для готовых продуктов, содержащих эти бактерии.

Литература

С. В. Николаева, кандидат медицинских наук

ФБУН Центральный НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора, Москва

Источник