Молочнокислые бактерии. Дрожжевой обмен

Введение

Еще задолго до того, как стал понятен метаболизм микроорганизмов, человек интуитивно начал использовать его в своей хозяйственной деятельности. С древних времен известны способы выпечки хлеба, производства кваса, пива, вина, продуктов из молока [5]. Молочные продукты издавна отличались вкусом, ароматом, высокими питательными свойствами.Для изготовления хлеба применяли специальные закваски. Сусло, полученное из виноградного, ячменного, рисового, кукурузного сырья сбраживали в алкогольные напитки.
С развитием микробиологии стало понятно за все эти продукты человечество должно благодарить микроорганизмы. Благодаря молочнокислому брожению, осуществляемому одноименными бактериями, мы получаем все многообразие молочнокислых продуктов. Благодаря спиртовому брожению, которое осуществляют дрожжи, изготавливаются алкогольные напитки и хлеб.
Глава 1. Молочнокислые бактерии
Молочнокислые бактерии - это группа микроорганизмов, которые способны образовывать при брожении большие количества молочной кислоты (лактата). Такое брожение называется молочнокислым. Оно служит для этих бактерий единственным способом запасания энергии.
Основными продуктами для брожения являются глюкоза, мальтоза (растительный сахар, образующийся при гидролизе крахмала) и лактоза (молочный сахар). То, что все молочнокислые бактерии способны сбраживать дисахарид лактозу, является их отличительным свойством, редко встречающимся у других групп микроорганизмов.
Среди молочнокислых бактерий встречаются сферические и палочковидные, неподвижные и подвижные, факультативно- и облигатноанаэробные. К молочнокислым бактериям относятся представители родов Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus, Enterococcus, Bifidobacterium.
Различают два типа молочнокислого брожения: гомоферментативный и гетероферментативный. При гомоферментативном брожении углеводы в процессе гликолиза катаболизируются до пирувата, который при восстановлении дает один основной продукт – молочную кислоту. Молочная кислота составляет не менее 90% конечных продуктов гомоферментативного брожения. Кроме нее в ходе брожения образуются небольшие количества этанола, уксусной кислоты, углекислого газа, диацетила и т.д. [1]. При гетероферментативном брожении образуется смесь продуктов, среди которых преобладает лактат, этанол и углекислый газ.
Рост молочнокислых бактерий зависит от наличия в среде питательных веществ и готовых органических соединений. Поэтому они распространены там, где имеются большие количества углеводов: в молоке и молочных продуктах, на поверхности растений и в местах разложения растительных остатков, в пищеварительном тракте и на слизистых оболочках животных и человека [4]

. Так, молочнокислые бактерии рода Enterococcus обитают в желудочно-кишечном тракте человека. В норме это безвредные организмы, которые приносят определенную пользу, конкурируя с патогенной микрофлорой. Молочнокислые бактерии расщепляют лактозу до глюкозы и галактозы, которые легко усваиваются организмом человека; выделяют молочную кислоту, токсичную для болезнетворных бактерий.
В свое время еще И.И.Мечников отмечал, что высокая концентрация молочнокислых бактерий обеспечивает нормальное функционирование пищеварительной системы. С этим связана ежедневная необходимость употребления кисломолочных продуктов. Сегодня эта теория подтверждена многочисленными исследованиями и положена в основу производства пробиотиков – живых культур микроорганизмов (среди которых преобладают молочнокислые), которые вводят в организм для заселения кишечного тракта [1].
Молочнокислые бактерии широко используются для производства кисломолочных продуктов: кефира, творога, сметаны, сыров, сливочного масла, пахты, йогурта [1].
Бактерии рода Streptococcus необходимы для получения сливочного масла. При брожении они образуют ацетоил и диацетил, которые придают сливочному маслу характерный вкус и запах [4]. Субстратом для такого брожения служит лимонная кислота. Кефир – продукт совместной деятельности дрожжей и молочнокислых бактерий.
В квашении овощей принимают участие молочнокислые бактерии, использующие углевод мальтозу. Для того, чтобы брожение протекало успешно, важно создать анаэробные условия, то есть исключить доступ кислорода. Аналогично происходит силосование кормов [4].
Молочная кислота является природным консервантом. Ее накопление приводит к снижению рН и предотвращает размножение патогенных микроорганизмов. Сейчас она используется не только в пищевой, но и косметической промышленности, медицине, производстве пластмасс.
Глава 2. Обмен веществ у дрожжей.
Дрожжи – это одноклеточные грибы, утратившие способность к образованию истинного мицелия. Они имеют овальную форму клеток диаметр 3-15 мкм, размножаются бинарным делением, разделяясь на 2 равные клетки, или половым способом с образованием аскоспор. Дрожжи широко распространены в природе, обитают в почве и на растениях, на пищевых продуктах и различных отходах производства, содержащих сахара.
Особенностью дрожжей является высокая скорость обмена веществ, связанная с одноклеточностью.Некоторые виды дрожжей способны к спиртовому брожению, что и используется в хозяйственной деятельности.
Как и у любых других живых существ, метаболизм у дрожжейпредставляет собой два типа процессов:
Анаболизм, или ассимиляция – реакции синтеза, сопровождающиеся потреблением энергии и образованием новых веществ для роста и размножения