Фазы развития вторичной микрофлоры молока.

Министерство сельского хозяйства РФ

ФГБОУ ВПО

«Вятская государственная сельскохозяйственная академия»

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Личное дело №_______

Регистр. № ______

Оценка ____________

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по  Молочное дело

за   4  курс

студента – заочника  Кокоулина Дмитрия Сергеевича

 

Направление «Зоотехния»

Работа поступила в деканат «_____» __________ 2017 года

 

Киров 2018

 

Содержание

1. Виды брожения лактозы……………………………………………….2

1.1 Спиртовое брожение………………………………………………………6

1.2 Пропионовокислое брожение…………………………………………….7

1.3 Уксуснокислое брожение…………………………………………………10

2. Фазы развития вторичной микрофлоры молока……………………...11

3. Требования к качеству молока для продуктов детского питания…...14

4. Список используемой литературы…………………………………….18

 

 

Молочное дело

Вопрос 5

Виды брожения лактозы.

При производстве большинства молочных продуктов в молоко или сливки вносят специально подобранные штаммы молочнокислых, пропионовокислых бактерий и дрожжей.

В результате жизнедеятельности микроорганизмов происходит глубокий распад молочного сахара, липидов и белков молока с образованием многочисленных химических соединений.

В основе изготовления целого ряда молочных продуктов лежат процессы глубокого распада молочного сахара под действием микроорганизмов, называемые брожением[1].

Маслянокислое брожение вызывается маслянокислыми анаэробными бактериями, которые превращают многие углеводы (сахара, крахмал, декстрины, пектиновые вещества) и высшие спирты (маннит, глицерин) в масляную кислоту, образуя при этом углекислый газ, водород и энергию. Схема маслянокислого брожения следующая:

САХАР ---> МАСЛЯНАЯ КИСЛОТА + УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ + ВОДОРОД + ЭНЕРГИЯ

Оптимальная температура для развития маслянокислых бактерий +30...40 °С. Маслянокислое брожение хорошо протекает при нейтральной реакции. Если оно идет в кислой среде, то накапливается бутиловый спирт и ацетон.

Маслянокислым брожением получают масляную кислоту, обладающую горьким вкусом и резким запахом. Она широко применяется в технике. Эфиры масляной кислоты имеют приятный запах цветов или фруктов и используются для приготовления ароматических эссенций в кондитерской промышленности и при производстве газированных напитков, а также в парфюмерной промышленности (например, метиловый эфир с яблочным запахом, этиловый эфир с грушевым запахом, амиловый – с ананасным).

В народном хозяйстве маслянокислое брожение может приносить значительный ущерб. Если маслянокислое брожение развивается в пищевых продуктах, то они приобретают неприятный запах и горький вкус. Часто это брожение вызывает гибель картофеля и овощей, вспучивание сыров, бомбаж консервов, прогоркание молока, творога, сметаны и др.[2].

Молочнокислое брожение, как и спиртовое, известно со времен глубокой древности. Со скисанием молока человек познакомился, вероятно, уже в самом начале развития скотоводства. Однако причина этого явления была установлена много позднее.

В 1857 г. Луи Пастер обнаружил в кислом молоке микробов, морфологически отличных от дрожжевых клеток. При дальнейшем изучении молочнокислого брожения он пришел к выводу, что действие микробов специфично, что брожение является энергетическим процессом - особой формой обмена веществ, проявляющейся у микроорганизмов в отсутствие кислорода воздуха и заменяющей им дыхание, свойственное высшим животным и растениям. Чистая культура молочнокислых бактерий, названная Streptococcus lactis, была выделена лишь спустя 20 лет, в 1877 г., Листером.

По характеру возбуждаемых биохимических реакций молочнокислые бактерии делятся на две группы: типичные (гомоферментативные) и нетипичные (гетероферментативные).

Типичные молочнокислые бактерии осуществляют гладкое расщепление сахаров до молочной кислоты без образования заметных количеств каких-либо побочных продуктов. Нетипичные же молочнокислые бактерии наряду с молочной кислотой всегда продуцируют большее или меньшее количество побочных продуктов - уксусной кислоты, янтарной кислоты, этилового спирта, углекислого газа и пр. Это обстоятельство свидетельствует о различии в сущности протекающих биохимических реакций. В самом общем виде процесс гомоферментативного молочнокислого брожения выражается очень простым уравнением:

При этом поэтапно распад моносахаридов идет с образованием тех же продуктов, что и при спиртовом брожении, вплоть до образования пировиноградной кислоты. Однако с момента образования пировиноградной кислоты механизм процесса изменяется: в комплексе ферментов у молочнокислых бактерий отсутствует карбоксилаза, в результате чего вместо расщепления пировиноградной кислоты на уксусный альдегид и углекислый газ она восстанавливается в молочную кислоту. Процесс восстановления пировиноградной кислоты в молочную катализируется ферментом редуктазой.

Для гетероферментативного молочнокислого брожения чаще всего приводят следующее схематическое уравнение:

Возникновение побочных продуктов брожения может быть объяснено тем, что микроорганизмы, вызывающие гетероферментативное молочнокислое брожение, в комплексе ферментов содержат карбоксилазу. Пировиноградная кислота расщепляется при этом до уксусного альдегида и CO2 лишь частично. В результате разнообразных превращений уксусного альдегида и пировиноградной кислоты и происходит возникновение янтарной, уксусной кислот и этилового спирта.

Таким образом, гетероферментативное молочнокислое брожение протекает более сложно, чем гомоферментативное. Количественные соотношения между накапливающимися побочными продуктами гетероферментативного молочнокислого брожения могут быть самыми различными: молочной кислоты может накопиться до 40% от количества сброженного сахара, янтарной кислоты - около 20%, этилового спирта и уксусной кислоты примерно поровну - по 10%, газов - около 20%. Иногда выход газов уменьшается, но тогда в среде появляется муравьиная кислота (HCOOH).

Молочнокислые бактерии отнесены к роду лактобактерий (Lactobacterium), так как это неспорообразующие палочки и кокки. В основном это неподвижные грамположительные формы. Большинство молочнокислых бактерий - факультативные анаэробы, однако все же лучше всего они развиваются без доступа кислорода. Сбраживающая способность у типичных молочнокислых бактерий по отношению к различным моно- и дисахаридам довольно высокая. Сбраживать же крахмал и другие полисахариды они не способны, так как в их ферментативном комплексе нет соответствующих гидролитических ферментов. К источникам азотистого питания типичные молочнокислые бактерии чрезвычайно требовательны. Для их развития необходимы некоторые аминокислоты или еще более сложные органические соединения азота (пептоны, полипептиды, растворимые белки). Нуждаются типичные молочнокислые бактерии и в некоторых витаминах, так как продуцировать их сами не в состоянии. Высокая чувствительность этих бактерий к отдельным аминокислотам и витаминам используется при аналитическом определении количественного содержания таких веществ в различных средах. Нетипичные молочнокислые бактерии к источникам азота менее требовательны и лучше развиваются в аэробных условиях.[3]

Спиртовое брожение

Спиртовое и пропионово-кислое брожения наравне с молочнокислым брожением не менее важны при производстве некоторых кисломолочных напитков и твердых сыров. Вместе с тем масляно-кислое брожение является причиной возникновения пороков (порчи) многих молочных продуктов и особенно сыров, вызывая получение неправильного рисунка и позднее вспучивание продукта.

Спиртовое брожение глюкозы имеет место при выработке кефира, кумыса, курунги и других кисломолочных продуктов. Возбудителями спиртового брожения являются дрожжи родов Saccharomyces, Zygosaccharomyces, Fabospora, Torulopsis и др. Они сбраживают глюкозу с образованием этанола и диоксида углерода:

Выход АТФ при спиртовом брожении составляет 2 моля на 1 моль глюкозы.

Превращение глюкозы в пировиноградную кислоту на первой стадии спиртового брожения идет по гликолитическому пути аналогично гомоферментативному молочнокислому брожению. Однако вместо восстановления до молочной кислоты она подвергается декарбоксилированию под действием пируватдекарбоксилазы с образованием СО₂ и уксусного альдегида. Уксусный альдегид далее вступает во взаимодействие с НАД-Н₂, образовавшимся ранее при окислении 3- фосфоглицеринового альдегида. В результате образуется этанол:

Кроме этанола и диоксида углерода дрожжи могут образовывать в небольшом количестве другие спирты (изобутиловый, пропиловый, глицерин и др.), уксусную, пропионовую, янтарную и молочную кислоты, а также ацетальдегид, ацетоин и диацетил.

При совместном культивировании дрожжей и уксуснокислых бактерий, например, при использовании кефирных грибков происходит неполное окисление части накопившегося этанола до уксусной кислоты (с образованием более 5 % кислоты).[4]

Пропионовокислое брожение

Пропионовокислые бактерии - неспороносные грамположительные неподвижные палочки размером 0,5—0,8 или 1,0—1,5 мкм (в молодых культурах — искривленные, слегка ветвящиеся палочки, в более старых — кокковидной формы). Образуют колонии жёлтого, оранжевого или красного цвета, растут как в аэробных, так и в анаэробных условиях.

Пропионовокислые бактерии родственны по ряду свойств гетероферментативным молочнокислым бактериям. Они, как и молочнокислые бактерии, не встречаются в почве или водоемах. Обитают в основном в рубце и кишечнике жвачных животных, в молочных продуктах (не в молоке). Пропионовокислые бактерии — возбудители пропионовокислого брожения, сбраживают глюкозу, лактозу и др. углеводы, а также некоторые спирты с образованием пропионовой и уксусной кислот и CO₂. После молочнокислого брожения, когда лактоза превращена в молочную кислоту, начинают размножаться.

Пропионовокислые бактерии применяют для микробиологического синтеза витамина B₁₂. Пропионовые бактерии могут синтезировать гемсодержащие белки. В их клетках обнаружены цитохромы. Конструктивный метаболизм пропионовых бактерий претерпел дальнейшую эволюцию в сторону большей независимости от органических соединений внешней среды. Пропионовые бактерии характеризуются хорошо развитыми биосинтетическими способностями и могут расти на простой синтетической среде с аммонийным азотом в качестве единственного источника азота при добавлении к среде пантотеновой кислоты и биотина, а для некоторых видов и тиамина. У ряда пропионовых бактерий обнаружена способность к азотфиксации. Местообитание пропионовых бактерий — кишечный тракт жвачных животных, молоко, твердые сыры, в приготовлении которых они принимают участие.

Использование пропионовокислых бактерий нашло себя, хотя и незначительно, в кисломолочном производстве. С целью обогащения витамином В₁₂ в кефир и другие молочнокислые продукты вносили пропионовокислые бактерии, повышая, таким образом, питательные свойства и лечебную ценность этих продуктов. Готовый продукт имеет однородную сметанообразную гомогенную консистенцию молочно-белого цвета, кисломолочный освежающий, слегка острый вкус. Количество клеток пропионовокислых бактерий в 1 см³ 10 единиц, молочнокислых стрептококков 10⁷.

Разбавление молока творожной сывороткой приводит к экономии молока, но вместе с тем и к разбавлению его, вследствие чего содержание в продукте сухих веществ, витаминов, белка снижается. Эти неизбежные потери компенсируются использованием в составе закваски пропионовокислых бактерий, синтезирующих белки, витамины, внеклеточные полисахариды, увеличивающие вязкость продукта.

При изготовлении сметаны применение закваски, содержащей продуценты витаминов группы В, позволяет вести процесс ее производства в одних условиях независимо от жирности сырья, при этом сквашивание ведут при 30– 32°С, что ускоряет процесс и позволяет получить продукт с высокими питательными свойствами. Полученный продукт богат витаминами группы В (В₁, В₂, В₁₂), фолиевой кислотой, микроэлементами, в том числе и железом, а также другими продуктами метаболизма в легкоусвояемой форме, которые обладают лечебными свойствами.

Пропионовокислые бактерии используют в основном в сыроделии при производстве сыров с высокой температурой второго нагревания и незначительно – при производстве кисломолочных продуктов. При выработке кисломолочных продуктов в качестве закваски используют пропионовокислые бактерии в комбинации с молочнокислыми бактериями.

Интенсивный путь развития молочной промышленности требует новых нетрадиционных подходов к разработке технологии молочных продуктов. Одним из важнейших направлений развития технического прогресса в области переработки молока является развитие биотехнологии, в частности применение ферментных препаратов для производства молочных продуктов. Среди ферментных препаратов, рекомендованных для пищевой промышленности, важная роль принадлежит β-галактозидазе, использование которой при переработке молочного сырья позволяет ускорить процесс молочнокислого брожения, повысить лечебные свойства и качество молочных продуктов.

Пропионовокислые бактерии также применяют для микробиологического синтеза витамина B₁₂. У пропионовокислых бактерий обнаружена способность к активному синтезу витамина B₁₂, который накапливается внутри клеток. Эта особенность используется для промышленного получения витамина B₁₂ на отходах производства (молочной сыворотке и др.) с добавлением кукурузного экстракта в качестве источника витаминов.[5]

Уксуснокислое брожение.

Под действием уксуснокислых бактерий этиловый спирт окисляется в уксусную кислоту, уксуснокислые бактерии как типичные аэробы появляются на поверхности молочных продуктов и часто являются спутниками дрожжей.[6]

Уравнение: +Н₂О +1/2 О₂

СН₃СН₂ОН > СН₃СНО > СН₃СН(ОН₂) > СН₃СООН + Н₂О

Бактерии, относящиеся к роду Acetobacter, окисляют этиловый спирт в уксусную кислоту в соответствии с суммарной реакцией.

Промежуточное соединение при окислении спирта в уксусную кислоту — уксусный альдегид. Многие уксуснокислые бактерии, кроме окисления спирта в уксусную кислоту, осуществляют окисление глюкозы в глюконовую и кетоглюконовую кислоты.[7]

 

 

Вопрос 24

Вопрос 50

Требования к качеству молока для продуктов детского питания.

К сырью для производства детских молочных продуктов предъявляются повышенные санитарно-гигиенические требования, что позволяет обеспечить высокое качество готового продукта.

Молоко, предназначенное для выработки продуктов детского питания должно быть получено от здоровых коров при соблюдении определённых санитарно-ветеринарных правил. Не подлежит переработке молоко коров, больных ящуром, бруцеллезом, туберкулёзом или с подозрением на эти заболевания. Запрещается смешивать такое молоко с молоком здоровых животных. Не разрешается принимать и перерабатывать фальсифицированное молоко (подснятое, разбавленное водой или обезжиренным молоком), с наличием нейтрализующих (вода, аммиак), консервирующих и ингибрирующих веществ, солей тяжёлых металлов, а также молоко с привкусом и запахом химикатов и нефтепродуктов.

Для производства продуктов детского питания нельзя использовать молоко, полученное от коров в первые 7 дней после отела (молозиво) и в последние 15 дней лактации (стародойное). Молозиво имеет повышенное содержание сывороточных белков, легко коагулирующих при тепловой обработке, а стародойное молоко - повышенное содержание солей, что придаёт ему неприятный солоноватый вкус, и ферментов, в частности липазы, вызывающей порчу молочного жира. После выдаивания молоко следует профильтровать, охладить до температуры 4-6 єС и хранить его в термоизолированных резервуарах не более 12 ч, в ёмкостях с автоматическим поддержанием температуры не более 24 ч. Транспортировать молоко с ферм к месту переработки необходимо в специальных автомолцистернах.

Молоко, предназначенное для производства детских молочных продуктов, должно соответствовать требованиям ГОСТ 13264-88 «Молоко коровье. Требования при закупках» и быть высшего или первого сорта, но с содержанием соматических клеток не более 500 000 КОЕ/см³. Оно должно иметь чистый, приятный, сладковатые вкус и запах, свойственные свежему молоку, однородную, без осадка и хлопьев консистенцию, белый с кремовым оттенком цвет. Плотность молока должна быть не ниже 1 027 кг/м³, титруемая кислотность 16 - 18єТ, группа чистоты не ниже 1, бактериальная обсеменённость для высшего сорта - 300 000, для первого - до 500 000 КОЕ/см. Молоко должно иметь нормальный химический состав, массовые доли жира 3,2-4,0%, белка - не менее 2,8%, сухого обезжиренного молочного остатка - не менее 8,1%.

При производстве продуктов детского питания применяются высокие режимы тепловой обработки молока, которые могут вызвать существенные изменения его составных частей. В связи с этим особое значение приобретает показатель термоустойчивости. Термоустойчивость молока можно определить различными методами, которые основаны на внесении в молоковеществ, способствующих коагуляции белковой фракции молока.[11]

Статья 15. Требования к продуктам детского питания на молочной основе

1. Пищевая ценность продуктов детского питания на молочной основе должна соответствовать функциональному состоянию организма ребенка с учетом его возраста. Продукты детского питания на молочной основе должны быть безопасными для здоровья ребенка.

2. Продукты детского питания на молочной основе и их компоненты должны соответствовать требованиям безопасности и пищевой ценности, установленным настоящим Федеральным законом и законодательством Российской Федерации в области обеспечения качества и безопасности пищевых продуктов.

3. Продукты детского питания на молочной основе не должны содержать компоненты, полученные с использованием генно-инженерно-модифицированных организмов, искусственных красителей и ароматизаторов.

4. Показатели содержания потенциально опасных веществ, а также показатели окислительной порчи в продуктах детского питания на молочной основе для детей раннего возраста не должны превышать установленный приложением 5 к настоящему Федеральному закону допустимый уровень.

5. Показатели микробиологической безопасности в продуктах детского питания на молочной основе для детей раннего возраста не должны превышать установленный приложением 6 к настоящему Федеральному закону допустимый уровень.

6. При производстве адаптированных молочных смесей (заменителей женского молока) и последующих смесей в целях максимального приближения к составу женского молока допускается включение в их состав только L-аминокислот, таурина, нуклеотидов, пребиотиков (галакто- и фруктоолигосахаридов, лактулозы), бифидобактерий и других пробиотиков, а также рыбного жира и других концентратов полиненасыщенных жирных кислот.

7. Форма применения витаминов и минеральных веществ, используемых для производства продуктов детского питания на молочной основе для детей раннего возраста, установлена приложением 15 к настоящему Федеральному закону. Содержание витаминов и минеральных веществ в продуктах детского питания должно соответствовать уровню, установленному приложением 16 к настоящему Федеральному закону.

8. При производстве продуктов детского питания на молочной основе для детей раннего возраста разрешается использование пищевых добавок, перечень которых установлен приложением 17 к настоящему Федеральному закону.

9. Требования к пищевой ценности продуктов детского питания на молочной основе, в том числе молочных продуктов, молочных составных продуктов и молокосодержащих продуктов, устанавливаются с учетом возраста детей, оценки степени риска для здоровья детей различных возрастных групп (детей раннего возраста, детей дошкольного возраста и детей школьного возраста).

10. Показатели окислительной порчи, химической и радиологической безопасности продуктов детского питания на молочной основе для детей дошкольного возраста и детей школьного возраста не должны превышать установленный приложением 7 к настоящему Федеральному закону допустимый уровень.

11. Показатели микробиологической безопасности продуктов детского питания на молочной основе для детей дошкольного возраста и детей школьного возраста не должны превышать установленный приложением 8 к настоящему Федеральному закону допустимый уровень.

12. Немолочные компоненты, используемые для производства продуктов детского питания, должны соответствовать требованиям законодательства Российской Федерации в области обеспечения качества и безопасности пищевых продуктов.[12]

 

 

Список используемой литературы.

1. Алимжанова Л.В. - Молочное дело Издательство: Акмола: Акмолинский аграрный университет Год: 1997

2. Кретович В. Л., Основы биохимии растений, 4 изд., М., 1964;

Министерство сельского хозяйства РФ

ФГБОУ ВПО

«Вятская государственная сельскохозяйственная академия»

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Личное дело №_______

Регистр. № ______

Оценка ____________

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по  Молочное дело

за   4  курс

студента – заочника  Кокоулина Дмитрия Сергеевича

 

Направление «Зоотехния»

Работа поступила в деканат «_____» __________ 2017 года

 

Киров 2018

 

Содержание

1. Виды брожения лактозы……………………………………………….2

1.1 Спиртовое брожение………………………………………………………6

1.2 Пропионовокислое брожение…………………………………………….7

1.3 Уксуснокислое брожение…………………………………………………10

2. Фазы развития вторичной микрофлоры молока……………………...11

3. Требования к качеству молока для продуктов детского питания…...14

4. Список используемой литературы…………………………………….18

 

 

Молочное дело

Вопрос 5

Виды брожения лактозы.

При производстве большинства молочных продуктов в молоко или сливки вносят специально подобранные штаммы молочнокислых, пропионовокислых бактерий и дрожжей.

В результате жизнедеятельности микроорганизмов происходит глубокий распад молочного сахара, липидов и белков молока с образованием многочисленных химических соединений.

В основе изготовления целого ряда молочных продуктов лежат процессы глубокого распада молочного сахара под действием микроорганизмов, называемые брожением[1].

Маслянокислое брожение вызывается маслянокислыми анаэробными бактериями, которые превращают многие углеводы (сахара, крахмал, декстрины, пектиновые вещества) и высшие спирты (маннит, глицерин) в масляную кислоту, образуя при этом углекислый газ, водород и энергию. Схема маслянокислого брожения следующая:

САХАР ---> МАСЛЯНАЯ КИСЛОТА + УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ + ВОДОРОД + ЭНЕРГИЯ

Оптимальная температура для развития маслянокислых бактерий +30...40 °С. Маслянокислое брожение хорошо протекает при нейтральной реакции. Если оно идет в кислой среде, то накапливается бутиловый спирт и ацетон.

Маслянокислым брожением получают масляную кислоту, обладающую горьким вкусом и резким запахом. Она широко применяется в технике. Эфиры масляной кислоты имеют приятный запах цветов или фруктов и используются для приготовления ароматических эссенций в кондитерской промышленности и при производстве газированных напитков, а также в парфюмерной промышленности (например, метиловый эфир с яблочным запахом, этиловый эфир с грушевым запахом, амиловый – с ананасным).

В народном хозяйстве маслянокислое брожение может приносить значительный ущерб. Если маслянокислое брожение развивается в пищевых продуктах, то они приобретают неприятный запах и горький вкус. Часто это брожение вызывает гибель картофеля и овощей, вспучивание сыров, бомбаж консервов, прогоркание молока, творога, сметаны и др.[2].

Молочнокислое брожение, как и спиртовое, известно со времен глубокой древности. Со скисанием молока человек познакомился, вероятно, уже в самом начале развития скотоводства. Однако причина этого явления была установлена много позднее.

В 1857 г. Луи Пастер обнаружил в кислом молоке микробов, морфологически отличных от дрожжевых клеток. При дальнейшем изучении молочнокислого брожения он пришел к выводу, что действие микробов специфично, что брожение является энергетическим процессом - особой формой обмена веществ, проявляющейся у микроорганизмов в отсутствие кислорода воздуха и заменяющей им дыхание, свойственное высшим животным и растениям. Чистая культура молочнокислых бактерий, названная Streptococcus lactis, была выделена лишь спустя 20 лет, в 1877 г., Листером.

По характеру возбуждаемых биохимических реакций молочнокислые бактерии делятся на две группы: типичные (гомоферментативные) и нетипичные (гетероферментативные).

Типичные молочнокислые бактерии осуществляют гладкое расщепление сахаров до молочной кислоты без образования заметных количеств каких-либо побочных продуктов. Нетипичные же молочнокислые бактерии наряду с молочной кислотой всегда продуцируют большее или меньшее количество побочных продуктов - уксусной кислоты, янтарной кислоты, этилового спирта, углекислого газа и пр. Это обстоятельство свидетельствует о различии в сущности протекающих биохимических реакций. В самом общем виде процесс гомоферментативного молочнокислого брожения выражается очень простым уравнением:

При этом поэтапно распад моносахаридов идет с образованием тех же продуктов, что и при спиртовом брожении, вплоть до образования пировиноградной кислоты. Однако с момента образования пировиноградной кислоты механизм процесса изменяется: в комплексе ферментов у молочнокислых бактерий отсутствует карбоксилаза, в результате чего вместо расщепления пировиноградной кислоты на уксусный альдегид и углекислый газ она восстанавливается в молочную кислоту. Процесс восстановления пировиноградной кислоты в молочную катализируется ферментом редуктазой.

Для гетероферментативного молочнокислого брожения чаще всего приводят следующее схематическое уравнение:

Возникновение побочных продуктов брожения может быть объяснено тем, что микроорганизмы, вызывающие гетероферментативное молочнокислое брожение, в комплексе ферментов содержат карбоксилазу. Пировиноградная кислота расщепляется при этом до уксусного альдегида и CO2 лишь частично. В результате разнообразных превращений уксусного альдегида и пировиноградной кислоты и происходит возникновение янтарной, уксусной кислот и этилового спирта.

Таким образом, гетероферментативное молочнокислое брожение протекает более сложно, чем гомоферментативное. Количественные соотношения между накапливающимися побочными продуктами гетероферментативного молочнокислого брожения могут быть самыми различными: молочной кислоты может накопиться до 40% от количества сброженного сахара, янтарной кислоты - около 20%, этилового спирта и уксусной кислоты примерно поровну - по 10%, газов - около 20%. Иногда выход газов уменьшается, но тогда в среде появляется муравьиная кислота (HCOOH).

Молочнокислые бактерии отнесены к роду лактобактерий (Lactobacterium), так как это неспорообразующие палочки и кокки. В основном это неподвижные грамположительные формы. Большинство молочнокислых бактерий - факультативные анаэробы, однако все же лучше всего они развиваются без доступа кислорода. Сбраживающая способность у типичных молочнокислых бактерий по отношению к различным моно- и дисахаридам довольно высокая. Сбраживать же крахмал и другие полисахариды они не способны, так как в их ферментативном комплексе нет соответствующих гидролитических ферментов. К источникам азотистого питания типичные молочнокислые бактерии чрезвычайно требовательны. Для их развития необходимы некоторые аминокислоты или еще более сложные органические соединения азота (пептоны, полипептиды, растворимые белки). Нуждаются типичные молочнокислые бактерии и в некоторых витаминах, так как продуцировать их сами не в состоянии. Высокая чувствительность этих бактерий к отдельным аминокислотам и витаминам используется при аналитическом определении количественного содержания таких веществ в различных средах. Нетипичные молочнокислые бактерии к источникам азота менее требовательны и лучше развиваются в аэробных условиях.[3]

Спиртовое брожение

Спиртовое и пропионово-кислое брожения наравне с молочнокислым брожением не менее важны при производстве некоторых кисломолочных напитков и твердых сыров. Вместе с тем масляно-кислое брожение является причиной возникновения пороков (порчи) многих молочных продуктов и особенно сыров, вызывая получение неправильного рисунка и позднее вспучивание продукта.

Спиртовое брожение глюкозы имеет место при выработке кефира, кумыса, курунги и других кисломолочных продуктов. Возбудителями спиртового брожения являются дрожжи родов Saccharomyces, Zygosaccharomyces, Fabospora, Torulopsis и др. Они сбраживают глюкозу с образованием этанола и диоксида углерода:

Выход АТФ при спиртовом брожении составляет 2 моля на 1 моль глюкозы.

Превращение глюкозы в пировиноградную кислоту на первой стадии спиртового брожения идет по гликолитическому пути аналогично гомоферментативному молочнокислому брожению. Однако вместо восстановления до молочной кислоты она подвергается декарбоксилированию под действием пируватдекарбоксилазы с образованием СО₂ и уксусного альдегида. Уксусный альдегид далее вступает во взаимодействие с НАД-Н₂, образовавшимся ранее при окислении 3- фосфоглицеринового альдегида. В результате образуется этанол:

Кроме этанола и диоксида углерода дрожжи могут образовывать в небольшом количестве другие спирты (изобутиловый, пропиловый, глицерин и др.), уксусную, пропионовую, янтарную и молочную кислоты, а также ацетальдегид, ацетоин и диацетил.

При совместном культивировании дрожжей и уксуснокислых бактерий, например, при использовании кефирных грибков происходит неполное окисление части накопившегося этанола до уксусной кислоты (с образованием более 5 % кислоты).[4]

Пропионовокислое брожение

Пропионовокислые бактерии - неспороносные грамположительные неподвижные палочки размером 0,5—0,8 или 1,0—1,5 мкм (в молодых культурах — искривленные, слегка ветвящиеся палочки, в более старых — кокковидной формы). Образуют колонии жёлтого, оранжевого или красного цвета, растут как в аэробных, так и в анаэробных условиях.

Пропионовокислые бактерии родственны по ряду свойств гетероферментативным молочнокислым бактериям. Они, как и молочнокислые бактерии, не встречаются в почве или водоемах. Обитают в основном в рубце и кишечнике жвачных животных, в молочных продуктах (не в молоке). Пропионовокислые бактерии — возбудители пропионовокислого брожения, сбраживают глюкозу, лактозу и др. углеводы, а также некоторые спирты с образованием пропионовой и уксусной кислот и CO₂. После молочнокислого брожения, когда лактоза превращена в молочную кислоту, начинают размножаться.

Пропионовокислые бактерии применяют для микробиологического синтеза витамина B₁₂. Пропионовые бактерии могут синтезировать гемсодержащие белки. В их клетках обнаружены цитохромы. Конструктивный метаболизм пропионовых бактерий претерпел дальнейшую эволюцию в сторону большей независимости от органических соединений внешней среды. Пропионовые бактерии характеризуются хорошо развитыми биосинтетическими способностями и могут расти на простой синтетической среде с аммонийным азотом в качестве единственного источника азота при добавлении к среде пантотеновой кислоты и биотина, а для некоторых видов и тиамина. У ряда пропионовых бактерий обнаружена способность к азотфиксации. Местообитание пропионовых бактерий — кишечный тракт жвачных животных, молоко, твердые сыры, в приготовлении которых они принимают участие.

Использование пропионовокислых бактерий нашло себя, хотя и незначительно, в кисломолочном производстве. С целью обогащения витамином В₁₂ в кефир и другие молочнокислые продукты вносили пропионовокислые бактерии, повышая, таким образом, питательные свойства и лечебную ценность этих продуктов. Готовый продукт имеет однородную сметанообразную гомогенную консистенцию молочно-белого цвета, кисломолочный освежающий, слегка острый вкус. Количество клеток пропионовокислых бактерий в 1 см³ 10 единиц, молочнокислых стрептококков 10⁷.

Разбавление молока творожной сывороткой приводит к экономии молока, но вместе с тем и к разбавлению его, вследствие чего содержание в продукте сухих веществ, витаминов, белка снижается. Эти неизбежные потери компенсируются использованием в составе закваски пропионовокислых бактерий, синтезирующих белки, витамины, внеклеточные полисахариды, увеличивающие вязкость продукта.

При изготовлении сметаны применение закваски, содержащей продуценты витаминов группы В, позволяет вести процесс ее производства в одних условиях независимо от жирности сырья, при этом сквашивание ведут при 30– 32°С, что ускоряет процесс и позволяет получить продукт с высокими питательными свойствами. Полученный продукт богат витаминами группы В (В₁, В₂, В₁₂), фолиевой кислотой, микроэлементами, в том числе и железом, а также другими продуктами метаболизма в легкоусвояемой форме, которые обладают лечебными свойствами.

Пропионовокислые бактерии используют в основном в сыроделии при производстве сыров с высокой температурой второго нагревания и незначительно – при производстве кисломолочных продуктов. При выработке кисломолочных продуктов в качестве закваски используют пропионовокислые бактерии в комбинации с молочнокислыми бактериями.

Интенсивный путь развития молочной промышленности требует новых нетрадиционных подходов к разработке технологии молочных продуктов. Одним из важнейших направлений развития технического прогресса в области переработки молока является развитие биотехнологии, в частности применение ферментных препаратов для производства молочных продуктов. Среди ферментных препаратов, рекомендованных для пищевой промышленности, важная роль принадлежит β-галактозидазе, использование которой при переработке молочного сырья позволяет ускорить процесс молочнокислого брожения, повысить лечебные свойства и качество молочных продуктов.

Пропионовокислые бактерии также применяют для микробиологического синтеза витамина B₁₂. У пропионовокислых бактерий обнаружена способность к активному синтезу витамина B₁₂, который накапливается внутри клеток. Эта особенность используется для промышленного получения витамина B₁₂ на отходах производства (молочной сыворотке и др.) с добавлением кукурузного экстракта в качестве источника витаминов.[5]

Уксуснокислое брожение.

Под действием уксуснокислых бактерий этиловый спирт окисляется в уксусную кислоту, уксуснокислые бактерии как типичные аэробы появляются на поверхности молочных продукто<