Lactococcus и другие молочнокислые стрептококки: развитие, значение и применение в пищевой промышленности

Молочнокислые бактерии довольно часто встречаются в природе. Если условия окружающей среды складываются ненадлежащим образом, то результатом их деятельности становится порча продуктов питания. По форме они бывают в виде палочек или цепочки шарообразных бактерий (стрептококки). В обеих группах присутствуют гетеро- и гомоферментативные бактерии. Семейство молочнокислых стрептококков представляют два рода. Один из них – Leuconostoc , а ко второму относятся Lactococcus – молочные, сливочные, ароматобразующие и другие микроорганизмы. Отдельно выделяют молочнокислые палочки, их иначе называют лактобактериями.

Молочнокислые гомоферментативные стрептококки

Выделяют гомо- и гетероферментативное брожение, для каждого из которых требуется соответствующий вид бактерий. Отличия этих двух процессов заключаются в том, какой продукт получается на выходе, каково соотношение побочных соединений и полезной массы.

Стрептококки Lactococcus lactis и cremoris (молочный и сливочный соответственно) являются гомоферментативными. Суть процесса брожения, запускаемого с их участием, такая же, как и во всех подобных случаях: углеводы начинают перерабатываться в молочную кислоту. Следствием сбраживания становится образование следующих веществ:

• углекислый газ,
• этиловый спирт,
• летучие, янтарная и фумаровая кислоты.

На ненужные соединения уходит всего 10% от общей массы продукта, так что Lactococcus lactis, как и cremoris, могли бы считаться своего рода чемпионами в безотходном приготовлении кисломолочных продуктов. Но в промышленных масштабах применяется другой способ.

Lactococcus lactis в чистой культуре выделил Джозеф Листер в 1873 г. Эти бактерии с растений распространяются на доильные аппараты и в молоко. Lactococcus lactis представляют собой недлинные цепочки (максимум из шести звеньев). Для их роста нужна температура примерно в 30°C. Некоторые штаммы сохраняют способность размножаться и при более низких показателях столбика термометра (меньше 7°C).

Lactococcus lactis – достаточно обширное семейство бактерий. Те штаммы, которые в результате жизнедеятельности не производят веществ с неприятным запахом и слизью, включаются в состав заквасок для пищевого производства. Lactococcus lactis при температуре в 25°C начинает образовывать молочную кислоту. Показатель pH снижается, и происходит выпадение казеина.

Сливочный стрептококк cremoris в сыром молоке встречается реже, чем Lactococcus lactis. Это еще одно отличие между ними, помимо морфологического. Str. cremoris состоит из длинных цепочек. Оптимальная для жизнедеятельности этих бактерий температура находится в диапазоне от 20 до 25°C. Когда условия становятся идеальными, стрептококк subsp cremoris сворачивает молоко за сутки, не образуя сгустка. Если среда нагрета до 10–18°C, то велика вероятность, что образуется слизь. Lactococcus lactis и ssp cremoris часто используют в связке, чтобы получить продукт с более густой консистенцией.

Гетероферментативные стрептококки

Ароматообразующие молочнокислые бактерии (цитроворусы) могут вырабатывать ароматические вещества и усваивать цитраты, они являются гетероферментативными. Брожение с их участием используется для производства кисломолочных продуктов на специализированных предприятиях. К ним причисляют

• Leuconostoc mesenteroides ssp cremoris;
• Leuconostoc mesenteroides subsp dextranicum;
• Lactococcus mesenteroides subsp diacentylactis.

Род Leuconostoc по морфологическому строению имеет сходство со стрептококками. Бактерии этого вида находятся на растениях. Помимо молочной и уксусной кислоты, в результате их жизнедеятельности происходит образование ароматических веществ. Но чтобы появился аромат, pH должен упасть ниже 5. Leuconostoc вырабатывает молочную кислоту в незначительной степени. Поэтому, чтобы сквашивание происходило с появлением нужного аромата, к цитроворусам добавляют Lactococcus lactis.

Бактерии Leuconostoc имеют второе название – бетакокки, они принимают участие в приготовлении масла и ломтевых сыров. Помимо этого, без их присутствия невозможно засолить огурцы или сквасить капусту. Leuconostoc mesenteroides как раз участвуют в обоих этих процессах.

Они начинают действовать на втором этапе соления и квашения, где производят молочную и уксусную кислоты вместе с углекислым газом, этиловым спиртом, эфирами и декстраном. Leuconostoc mesenteroides препятствуют развитию нежелательных микроорганизмов за счет того, что уровень pH снижается очень быстро. CO₂ вытесняет воздух, а безвоздушная среда сохраняет натуральный цвет заготовок и стабилизирует аскорбиновую кислоту. Так Leuconostoc mesenteroides придают овощам аромат и вкус. Их развитие создает оптимальные условия для дальнейшего роста других молочнокислых бактерий. А сами Leuconostoc mesenteroides способны размножаться и при низких температурах в 7,5°C, что далеко от оптимального диапазона в 18–22°C.

Термофильные стрептококки

Между гетеро- и гомоферментативными молочнокислыми бактериями находится Str. thermophilus. Он встречается на посуде, используемой на фермах, сыром молоке и доильном оборудовании. Микроорганизмы группы Str. thermophilus выживают при пастеризации, проводимой в течение короткого периода времени. К их гибели приводит увеличение времени нагрева продукта и температура выше 50°C. Термофильные стрептококки для процесса брожения используют сахарозу. Ее добавляют к безуглеводной питательной среде, если из нее требуется выделить Str. thermophilus. Эти микроорганизмы не несут вреда для организма, как другие представители стрептококков.

Streptococcus thermophilus, как и cremoris, являют собой длинные цепочки. Оптимальная для развития термофильных стрептококков температура – от 40 до 45°C. Str. thermophilus чувствительны к пенициллину и ряду антибиотиков. Такое свойство используется при проведении тестов на содержание в молоке этих веществ. Str. thermophilus нужны для приготовления йогуртов и являются составным элементом культуры для производства сыров. Streptococcus salivarius subsp thermophilus вводится в некоторые закваски при изготовлении варенца и ряженки.

Лактобациллы

Молочнокислые палочки различной длины и толщины, способные окислять молоко быстрее, чем другие Lactococcus lactis, в молочной промышленности получили название лактобациллы. Они не образуют спор, а для оптимального развития им необходим низкий уровень pH и пониженное содержание кислорода. Их видов очень много, но среди самых известных микроорганизмов можно назвать:

• L. acidophilus;
• Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus;
• L. helveticus;
• Lactobacillus delbrueckii subsp lactis;
• L. casei.

Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus иначе называют болгарской палочкой. Вместе со Str. thermophilus ее используют для приготовления йогуртов. Открывший и исследовавший эту культуру С. Григоров описал ее как одну палочку и одну шарообразную бактерию. Шаровидную составляющую стали называть Str. thermophilus, а палочки – Lactobacillus bulgaricus. Идеальными условиями для развития является температура в 40–45°C.

Lactobacillus helveticus иначе называют швейцарской палочкой. Ее тоже используют в паре с Str. thermophilus.Она не просто образует молочную кислоту, но и является активным участником процесса созревания сыров. Ее можно встретить в молоке, не прошедшем обработку, в сычужном ферменте телят, откуда штаммы этой палочки чаще всего и выделяют.

Lactobacillus delbrueckii subsp lactis по биохимическим и морфологическим свойствам имеет общие черты с болгарской палочкой. Но она чаще всего используется при приготовлении сыров.

L. acidophilus применяют для получения детских кисломолочных продуктов, ацидофильного молока. Ацидофильная палочка, как и все вышеназванные культуры, является ценной пробиотической культурой.

Lactobacillus сasei subsp casei – это палочки, соединенные в цепочку, они имеют прямоугольные концы, растут при температуре от 28 до 32°C. Их развитие прекращается, когда столбик термометра поднимается выше 45°C.

Lactobacillus сasei subsp. rhamnosus – это цепочки из длинных или коротких палочек, желательная температура – 30°C, но они могут расти и при 45°C. Их используют для приготовления некоторых сыров (честер, эдам, эмментальский), а в остальных видах этого продукта L. rhamnosus встречаются как составляющие микрофлоры.

Все ли пробиотики одинаково полезны?

Lactobacillus acidophilus относятся к классу микроорганизмов, способных оказать на организм полезное действие. Их часто указывают в составе продуктов и лекарственных средств. Есть ли польза от употребления таких напитков и йогуртов?

L. acidophilus присутствует в толстом отделе кишечника взрослых и детей, чей рацион в большей степени составляют разнообразные молочные продукты питания. Они также присутствуют в микрофлоре полости рта и влагалища. Палочки acidophilus входят в состав многих лекарственных препаратов, направленных на нормализацию работы кишечника.

Ацидофильные лактобактерии известны потребителям пробиотических продуктов – йогуртов и кисломолочных напитков. В них содержатся палочки acidophilus, они помогают работать иммунной системе, тормозят рост развития нежелательных бактерий в кишечнике, разрушают токсины. Это неполный список их положительных качеств, но важно помнить, что не все пробиотики работают по одной и той же схеме, и они отличаются друг от друга.

L. acidophilus помогают пищеварительной системе нормально функционировать. Но так как заболеваний в данной области немало, то и лекарственные средства, как и продукты питания, должны подбираться специалистом. Например, лактобактерии acidophilus помогают:

• При синдроме раздраженного кишечника, когда нарушена его моторика.
• При воспалительных заболеваниях толстого и тонкого отделов кишечника, когда причиной болезни являются нарушения работы иммунной системы.
• При инфекционной диарее некоторые штаммы L. acidophilus являются весьма эффективными решениями.
• При приеме антибиотиков врачи нередко назначают параллельный курс препаратов, содержащих лактобактерии.
• Адаптация к новым климатическим условиям иногда сопровождается кишечными расстройствами. Палочки acidophilus в составе соответствующих лекарств решат и эту проблему.

И пусть сведений о вреде пробиотиков нет, употреблять их без консультации со специалистом все-таки не стоит. А в целях профилактики хватит обычных кисломолочных продуктов, которые помогают производить многочисленные лактобактерии, помимо группы L. acidophilus.

Как можно убедиться, любой представитель семейства Lactococcus sp играет важную роль в производстве полезных и многими любимых продуктов питания. Нельзя ставить под сомнение и их положительное влияние на органы пищеварения. Йогурты, кефиры, сыры и другие продукты каждый волен выбирать исходя их собственных вкусовых предпочтений. А вот медицинские препараты и пробиотические продукты лучше приобретать только после консультации с лечащим врачом.