Молочнокислые бактерии и биотические добавки в спорте

Пробиотики на основе молочнокислых бактерий

К молочнокислым бактериям, широко используемым для производства пробиотиков, относятся молочнокислые стрептококки и лактобактерии.

B молочной промышленности для изготовления различных продуктов из молочнокислых стрептококков наиболее часто применяют мезофильные стрептококки S.lactis и S.cremoris, которые относятся к группе гомоферментативных, разлагающих молочный сахар до молочной кислоты. В отдельных случаях они образуют небольшие количества летучих жирных кислот и ацетона; являются активными кислотообразователями, оптимальной температурой их роста является 30°С – для S.lactis и 25°С – для S.cremoris.

Мезофильные гетероферментативные стрептококки (S.paracitrovorus, S.diacetilactis, S.acetoinicus, S.citrovorus) при расщеплении лактозы образуют молочную кислоту, при расщеплении лимонной кислоты образуют диацетил. Оптимальной температурой их роста является 30°С, а для S.citrovorus и S.paracitrovorus – 21 – 25°С.

Кроме мезофильных к молочнокислым стрептококкам относятся и термофильные. Представлены они одним видом – S.thermophilus. Оптимальной температурой их роста является 40 – 45°С. Колонии имеют тёмную зернистую структуру, в мазках клетки крупные, сплющены и располагаются цепочками разной длины. Являются сильными кислотообразователями.

К палочковидным молочнокислым бактериям относятся род Lactobacterium.

К подгруппе термофильных палочек относятся L.bulgaricum и L.acidophilum, применяемые для приготовления кисломолочных продуктов, а также L.helveticum, используемые в сыроделии. Все они являются факультативными анаэробами. Плохо растут на поверхности агаровых сред, лучше в столбике агара. На поверхности плотных сред колонии локонообразные, а в глубине имеют форму кусочков ваты, то есть колонии R-формы. В мазках располагаются одиночными клетками или цепочками. Являются энергичными кислотообразователями (до 300°С), молоко сбраживают за 3 – 5 ч. Оптимальной температурой роста является 40°С (для L.acidophilum – 37°С).

К подгруппе стрептобактерий относятся L.casei и L.plantamm, которые принимают участие в созревании сыра. Они представляют собой палочки разной длины, располагающиеся одиночно, попарно или в виде коротких и длинных цепочек. На плотных средах образуют мелкие круглые колонии (S-формы), иногда с выростом. Оптимальная температура роста около 30°С. Являются слабыми кислотообразователями, не свёртывают молоко. По своим свойствам близки к ароматообразующим стрептококкам.

В настоящее время у всех видов молочнокислых бактерий найдены бактериофаги. Они являются строго специфичными, и поэтому с помощью явления бактериофагии можно дифференцировать молочнокислые бактерии. Основополагающим является то, что бактериофаги нарушают молочнокислое брожение при производстве творога, простокваш, сыров с низкой температурой второго нагревания.

Для более точной идентификации молочнокислых бактерий используют серологические методы. Наиболее приемлемой является реакция преципитации. Установлено, что по этой реакции молочнокислые стрептококки более однородны, чем молочнокислые палочки.

В России чистые культуры молочнокислых бактерий стали применять с 1890 г. Большой вклад в разработку способов приготовления чистых культур, сохранения их в сухом виде и использования к производстве кисломолочных продуктов внёс С.А. Северин.

И.И. Мечников, занимаясь проблемой старости у людей, считал, что молочная кислота и другие продукты обмена молочнокислых бактерий, содержащиеся в простоквашах, подавляют гнилостную микрофлору кишечника и предотвращают преждевременное старение организма.

Однако многочисленные опыты, проведённые позже И.И. Мечниковым, показали, что болгарская палочка, вводимая в организм с простоквашей, не обладает специфической способностью приживляться в кишечнике и исчезает из него вскоре после того, как прекращается пребывание в нём простокваши.

По данным американских учёных (Н. Копелов, Ф. Бирмарк, Л. Кальп, Л. Ретжер, В. Альбус), эта способность в гораздо большей cтепени присуща ацидофильной палочке, как естественному предcтавителю молочнокислых бактерий в нормальном кишечном биоценозе. По природе Lactobacterium acidophilum идентична болгарской палочке, но она уже адаптирована к условиям жизни в кишечнике.

Наряду с молочной кислотой многие кисломолочные продукты содержат специфические антибиотические вещества, подавляющие вредную микрофлору кишечника, в том числе и возбудителя туберкулёза.

Кисломолочные продукты широко применяются как для лечебного питания, так и для лечения людей и животных при ряде заболеваний. Так, кумыс, ацидофильно-дрожжевое молоко применяются при лечении туберкулёза, а ацидофильное молоко, простокваша, ацидофильная паста – как лечебно-диетические продукты при колитах, дизентерии, диспепсии у людей. Эти же кисломолочные продукты могут быть использованы и для лечения животных, особенно молодняка, при различных желудочно-кишечных заболеваниях.

Кроме того, для лечения молодняка животных при кишечных расстройствах применяются чистые ацидофильно-бульонные культуры (АБК), биобактон, лактобактерин. ацидофилин и другие чистые культуры молочно-кислых бактерий (табл. 15).

Таблица 15.

Метаболиты молочнокислых бактерий и их регуляторные функции

Механизм действияБиологический эффект
Молочная кислота
Синергизм сочетания с уксусной, пропионовой, масляной кислотами. Синтез внутри- и внеклеточного лактоферринаИнгибиция роста условно- патогенных микроорганизмов. Снижение синтеза токсинов у плесневых грибов корма. Ингибиция роста железозависимых бактерий.
Углекислый газ
Поддержание анаэробных условий и высокого пар- циального давления. Акцептор водорода при биосинтезе ацетата из гексозыСнижение дыхательного потенциала у аэробных кишечных бактерий.
Перекись водорода
Способствует образованию гипотиоцината в бактериаль- ных клетках. Повышение лактопероксидазной активности молока иТоксическое действие на каталазо- положительную микрофлору. Повышению активности колост-
молозива. Истощение ферментной системы у каталазозависящих микрорганизмов. Инактивация клеточных энзимов.рального иммунитета. Снижение синтеза белков, ограни- чение передачи генетической ин- формации, снижение факторов ад- гезии у грамотрицательных бакте-рий.
Лизоцим
Связывание антилизоцимного фактора у энтеропатоген- ных бактерий. Разрушение межклеточных связей у грамотрицательных микроорганизмов. Лизис клеточных стенок грамположительных бактерий.Повышение фагоцитарной актив- ности макрофагов. Снижение колонизационной актив- ности у грамотрицательных бактерий. Неспецифическая стимуляция мак- рофагального иммунитета.
Бактериоцины
Ограничение синтеза белков. Нарушение процессов транспорта через клеточную мембрану, снижение синтеза ДНК, уплотнение ядерного материала, изменение рибосом и лизосом.Бактерицидное и бактериостатиче- ское действие. Сдерживание процессов деления бактерийных клеток, нарушение передачи наследственной инфор- мации. Деструкция рецепторных связей. Противоопухолевый эффект.

Особенно важным является применение молочнокислых бактерий на фоне интенсивного лечения людей и животных антибиотиками. Как известно, антибиотики в большинстве своём не имеют избирательного действия на микроорганизмы. Наряду с возбудителями болезней они вызывают гибель нормальной микрофлоры кишечника. В ряде случаев это приводит к дисбактериозам, а иногда и к заболеваниям типа кандидомикоза и других. Применение же молочнокислых бактерий даёт возможность восстановить нормальную микрофлору кишечника.

В настоящее время установлено, что наряду с молочной кислотой, молочнокислые бактерии способны продуцировать антибиотические вещества (бактериоцины), подавляющие рост гнилостных, патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Так, S. lactis образуют антибиотик низин, S. cremoris – диплококкцин, L. plantarum – лактолин, L. acidophilum продуцирует антибиотические вещества, подавляющие рост возбудителей дизентирии, брюшного тифа, сальмонеллёза, колибактериоза.

Кроме того, следует знать, что молочнокислые бактерии в процессе размножения образуют ещё и ароматические соединения, придающие продукту приятный вкус и ароматичность (диацетил и ацетальдегид), синтезируют жирорастворимые витамины А, Д, Е, богаты солями кальция, фосфора, магния.

С помощью своих экзоферментов молочнокислые бактерии расщепляют молочный белок с образованием ароматических незаменимых аминокислот – тирозина и триптофана и цистеин.

Продукты смешанного молочнокислого и спиртового брожения (кумыс, кефир, айран, чал) содержат молочную кислоту, углекислоту, следы спирта (до 0,4-0,6%), которые вызывают сильное сокоотделение пищеварительными железами, что улучшает процесс пищеварения и усвоения человеком пищи или корма животными.

Селекция молочнокислых бактерий. Сырое молоко и молочные продукты издавна используются как источники выделения молочнокислых бактерий. Но молоко не является первоисточником этих бактерий.

Молочнокислые бактерии постоянно встречаются в почве, на растениях (цветах, листьях, стеблях, корневой системе). Чаще они сосредотачиваются в прикорневой зоне растений, а затем поднимаются на их надземную часть.

Впервые молочнокислые бактерии из природных источников растительного происхождения выделил и изучил их свойства В.М. Богданов(1959). Это послужило началом широкого использования отдельных растений для получения производственно-полезных штаммов молочнокислых бактерий.

Питательные среды для молочнокислых бактерий и технология их получения. Для селекции молочнокислых бактерий очень является правильный выбор питательных сред и условий культивирования. Чаще всего для выделения молочнокислых бактерий из природных источников используют стерильное обезжиренное молоко.

При культивировании гетероферментативных молочнокислых бактерий, для которых характерно сбраживание солей лимонной кислоты, в питательные среды добавляются лимоннокислый натрий (1%), а в отдельных случаях и дрожжевой гидролизат (2%). На таких же средах осуществляют культивирование молочнокислых бактерий с целью получения заквасок для производства различных молочнокислых продуктов – творога, сметаны, йогурта, простокваши и др.

Кроме обезжиренного молока, для культивирования молочнокислых бактерий в промышленных условиях с целью получения пробиотиков, применяют гидролизованное молоко. Для этого обезжиренное молоко стерилизуют при температуре 120 °С в течение 10-15 мин и охлаждают до 45°С. Обезжиренное молоко должно иметь слегка кремоватый цвет. Затем устанавливают рН до 7,6 – 7,8 и к обезжиренному молоку добавляют из расчёта на 1 литр 0,5-1 г панкреатита или 2 – 3 г поджелудочной железы. Через несколько минут в молоко добавляют хлороформ из расчёта 5 мл на 1 л. Такую смесь в бутылях, закрытых резиновой пробкой, выдерживают в термостате при 40°С в течение 24ч. В первые часы молоко следует периодически перемешивать. Через 24 ч гидролизат фильтруют через бумажный фильтр. Такой гидролизат обычно прозрачный, реакция его нейтральная и слабокислая, содержит 110 -120 мг% аминного азота, срок хранения 1-2 недели.

Для приготовления из гидролизата молока питательной среды его разводят деминерализованной водой в отношении 1:1 – 1:2 и устанавливают рН = 6,8 – 7,0. При необходимости вводят различные добавки. Питательную среду стерилизуют при 110° С в течение 30 мин. Это делается для предотвращения образования в среде белково-сахарных комплексов, отрицательно влияющих на рост молочнокислых бактерий.

Технология изготовления биобактона. Биобактон представляет собой лифилизированную культуру ацидофильной палочки, обладающей высокими антибиотическими и кислотообразующими свойствами. Для его приготовления используют обезжиренное молоко или среду на основе гидролизата молока по описанному выше методу. Культивируют L.acidophilum при 37 °С в течение

10-15ч. При этом в процессе культивирования среду периодически нейтрализуют кальцинированной содой, что обеспечивает накопление микробных клеток до 3 млрд/мл (этот процесс автоматизирован). Отделяют микробные клетки ацидофильных бактерий в стационарную фазу, т.е. через 10 – 15 ч культивирования. В этот период микробные клетки являются более активными и стойкими к замораживанию.

Бактериальную массу концентрируют на суперцентрифугах (сепараторах) производительностью 200 – 800 л/ч, работающих при частоте вращения ротора 16000об/мин. Полученный концентрат ацидрфильной палочки обычно содержит 250-300 млрд клеток в 1 г.

Чаще всего биобактон выпускают в лиофильно высушенном виде. В качестве среды высушивания используют молочный обрат с сахаром или сахарозо-желатиновую среду.

Концентрированную биомассу разбавляют средой высушивания 1:6, расфасовывают по флаконам, а затем подвергают лиофильной сушке. После этого флаконы закрывают резиновыми пробками, обкатывают для герметичности алюминиевыми колпачками. Проводят контроль на стерильность, биологическую концентрацию бактерий (количество живых микроорганизмов), антагонистическую активность, влажность и др.

Технология изготовления лактобактерина. Лактобактерин – это пробиотик, выпускаемый отечественной промышленностью. В состав лактобактерина для животных входят 2 вида лактобактерий – L.plantarum и L.fermenti.

Технология производства лактобактерина во многом аналогична биобактану (рис.7).

Приготовление питательной среды
Подготовка посевного материала
Культивирование микроорганизмов (2 сут.)
Выделение и концентрирование лактобактерий
Лиофильное высушивание
Придание готовой лекарственной формы
Фасовка, упаковка, этикетирование
Контроль готовой продукции

Рис.7. Схема производства лактобактерина

Контроль качества лактобактерина проводят по таким показателям, как биологическая концентрация, отсутствие посторонней микрофлоры, антагонистическая активность.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Пробиотики (эубиотики)

Содержание

Пробиотики (эубиотики) [ править | править код ]

Пробиотики – биологически активные добавки к пище, в состав которых входят живые микроорганизмы и (или) их метаболиты, оказывающие нормализующее воздействие на состав и биологическую активность микрофлоры пищеварительного тракта. [1] В последнее время они стали очень популярны в сфере спортивного питания, особенно как средство для улучшения пищеварения, а также при различных желудочно-кишечных расстройствах и инфекционных заболеваниях.

В 2016 г. центр метаболических исследований Novo Nordisk при Университете Копенгагена проанализировал несколько крупных исследований, касавшихся влияния БАДа на микрофлору здоровых людей, принимавших пробиотики, и не принимавших их. В итоге, было выявлено, что пробиотики никак не влияли на состав микрофлоры (не менялось количество видов бактерий, распределение этих бактерий в популяциях микроорганизмов) в группах. [2]

В спортивной сфере существуют данные о потенциальной способности пробиотиков снижать заболеваемость и тяжесть течения респираторных инфекций, [3] [4] а также сокращать длительность симптомов заболеваний желудочно-кишечного тракта у спортсменов [5] . Другие исследования сообщают об уменьшении роста воспалительного цитокина через 11 недель [6] и увеличении уровня антиоксидантов в плазме через 4 недели после приема пробиотиков [7] .

Эубиотики — принятый синоним понятия «пробиотики», однако, под эту категорию вполне подпадают средства не содержащие живой флоры, например, субстрат продуктов обмена веществ Escherichia coli (препарат Хилак Форте) является самым популярным эубиотиком в России. Также к данной категории можно отнести клетчатку. Исследования подтверждают, что потребление клетчатки благотворно отражается на кишечном микробиоценозе.

Классификация пробиотиков [ править | править код ]

Фармакологические препараты – пробиотики – разделены на три группы: монокомпонентные, поликомпонентные и комбинированные.

Монокомпонентые бактериальные препараты содержат живые бактерии, относящиеся к представителям нормальных симбионтов (бифидобактерии, лактобактерии, кишечные палочки, пропионовокислые бактерии и др.). К ним относят бифидумбактерин в порошке, лактобактерин сухой, биобактон сухой, гастрофарм, колибактерин сухой, энтерол, бактисубтил, споробактерин, бактиспорин.

Читайте также:  ТОП 10 высокобелковых продуктов для массы и похудения

Поликомпонентные препараты содержат несколько разных штаммов микроорганизмов. Это – бифидумбактерин сухой, бифилонг, ацилакт сухой, аципол, линекс, бификол сухой и биоспорин.

Комбинированные препараты на сегодняшний день представлены бифидумбактерином форте, бификолом сухим, линексом, кипацидом, ациполом, биофлором.

Механизм действия [ править | править код ]

Специальные белковые структуры или “плотные контакты”, представляют собой главный барьер через который проходят питательные вещества. Эти структуры заполняют межклеточное пространство между эпителиальными клетками кишки и регулируют взаимное перемещение лейкоцитов, жидкости и растворенных в ней макромолекул между кровотоком и кишечной полостью [8] . “Плотные контакты” состоят более чем из 50 белков и считаются важными факторами проходимости желудочно-кишечного тракта [9] .

Комменсальные и пробиотические штаммы некоторых бактерий влияют на белки в плотных контактах и могут препятствовать действию патогенных микроорганизмов. Некоторые пробиотические штаммы, такие как Lactobacillus plantarum [10] [11] [12] , Bacteroides thetaiotaomicron ATCC29184 [13] , Escherichia coli Nissle 1917 [14] , Bifidobacterium longum SP 07/3 и Lactobacillus rhamnosus GG [15] показали благотворное влияние на функционирование плотных контактов и кишечного барьера. Более того, разные диетические добавки, такие как полифенолы, белки или аминокислоты предположительно могут регулировать эпителиальную проницаемость за счет изменения экспрессии и локализации белков плотных контактов в межклеточном пространстве.

Пробиотики в спорте [ править | править код ]

В профессиональном спорте часто встречаются жалобы на желудочно-кишечный тракт среди атлетов, таких как бегуны или троеборцы [16] . Особенно полезны эубиотики и пробиотики в бодибилдинге, так как функция пищеварения напрямую отвечает за усвоение питательных веществ. Эти проблемы связаны с током крови, что направляется из внутренних органов к скелетной мускулатуре или сердцу [17] . Такие связанные с тренировками изменения кровотока в кишечнике, равно как и тепловой вред (также вызванный нагрузками) слизистой оболочки кишечника, могут вызвать нарушения кишечного барьера, что ведет к воспалительному процессу [18] . К симптомам относятся тошнота, желудочные и кишечные спазмы, рвота и диарея. Повышение проходимости стенки кишечника приводит к наличию в крови эндотоксинов, что в свою очередь ведет к повышенной подверженности к инфекционным и аутоиммунным заболеваниям, из-за поглощения патогенных микроорганизмов или токсинов тканью и кровотоком [19] [20] [21] . Таким образом, пробиотики в качестве добавки представляются весьма полезными для спортсменов.

Исследования [ править | править код ]

На данный момент причинно-следственная связь между потреблением пробиотиков и пользой для здоровья человека, все еще достоверно не определена. [22] До сих пор не существует крупных исследований подтверждающих положительный симбиоз и благоприятное влияние пробиотических пищевых добавок на здоровье человека. [23] Есть мнение, что улучшения кишечной флоры могут быть связаны скорее с долгосрочными диетическими изменениями в питании человека. [24] Утверждение, что некоторые молочнокислые бактерии способствуют увеличению веса [25] [26] , остается спорным. [27]

Mark Crislip, практикующий специалист по инфекционным заболеваниям в Портленде, штат Орегон, заявил: «Пробиотики имеют клинический эффект в лечении диареи, но заявленное широкое применение преувеличено, поскольку организм человека сложная экосистема.» [28]

В результатах мета анализа 25 исследований 2013 года было установлено, что пробиотические добавки во время беременности и в ранний послеродовой период снижают риск возникновения аллергии младенцев, но не влияют на риск возникновения астмы или одышки. [29]

Некоторые пробиотитки успешно применяются при лечении гастроэнтерита у детей и подростков. [30] Обзор данных Cochrane Collaboration дал обнадеживающие результаты в использовании пробиотиков для лечения острой инфекционной диареи, однако, как сообщают исследователи, необходимо дальнейшее исследование влияния препаратов для подтверждения заявленных преимуществ. [31] [32]

Антибиотик-ассоциированная диарея чаще всего является результатом дисбаланса микрофлоры в толстом кишечнике, вызванная антибиотикотерапией. Исследователи, сделавшие обзор 16 различных исследований отражающих оценку более чем 3400 пациентов, пришли к выводу, что некоторые пробиотики уменьшают частоту возникновения и тяжесть антибиотик-ассоциированной диареи. [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] Лечение пробиотиками включающих Lactobacillus rhamnosus, существенно снижает риск развития антибиотик-ассоциированной диареи, улучшает консистенцию стула во время антибиотикотерапии, а также повышает иммунный ответ после вакцинации. [41] Однако потенциал пробиотика при профилактики диареи зависит от штамма бактерии и его концентрации в препарате. [42] [43] В результатах исследования Cochrane Collaboration где было проанализировано примерно 3400 участников, говорится, что при употреблении менее 5*10 12 КОЕ/сут не приводит к положительной динамике в течение заболевания антибиотик-ассоциированной диареи. В исследовании применялись монокомпонентные или комбинированные препараты со штаммами Bacillus spp., Bifidobacterium spp., Lactobacilli spp., Lactococcus spp., Leuconostoc cremoris, Saccharomyces spp., or Streptococcus spp. [44]

Еще одно исследование проводившиеся в 2010 году подтвердило положительное влияние пробиотиков на иммунную систему больных после антибиотикотерапии, которая уничтожает естественную микрофлору кишечника, тем самым уменьшая противодействие организма чужеродной инфекции. [45]

Употребление в пищу некоторых активных штаммов помогают лицам с лактозной непереносимостью усваивать больше лактозы, чем без терапии. [46]

Штаммы молочнокислых бактерий эффективны в снижении холестерина в сыворотке крови. По видимому за счет разрушения желчи в кишечнике, тем самым препятствуя её реабсорбции. [47] В ходе мета анализа о пользе йогурта, который включал в себя 5 двойных слепых исследований за короткосрочный период (2-8 недель), было выявлено 4%-ное снижение уровня холестерина и 5%-ное снижение ЛПНП в сыворотке крови. [48]

Другое, более длительное исследование о пользе йогурта, выявило что 300 г йогурта в течение 21 недели способствует увеличению концентрации в сыворотке крови ЛПВП и приводит к желаемому улучшению соотношения холестерин/ЛПВП/ЛПНП. [49]

Существуют исследования подтверждающие, что потребление броженного молока с Lactobacillales, приводит к небольшому снижению артериального давления. Эффект возможно связан с ингибиторами АПФ, пептидами полученными за счет брожения. [50]

Иммунитет и инфекции

Некоторые штаммы Lactobacillales могут повлиять на патогенные микроорганизмы с помощью конкурентного ингибирования. Есть основания полагать, что эти бактерии могут улучшить защитную реакцию организма, за счет увеличения количества IgA-продуцирующих клеток плазмы, фагоцитоза, а также увеличения доли Т-лимфоцитов и естественных клеток-киллеров. [51] [52]

Клинические испытания показали, что пробиотики могут уменьшить распространенность инфекций дыхательных путей [53] и кариеса зубов у детей. [54]

Некоторые штаммы Lactobacillales можут повлиять на Helicobacter Pylori инфекции (которые приводят к язвенной болезни) у взрослых при использовании в комбинации со стандартными медицинскими процедурами, но нет никакого стандарта в медицинской практике или официального одобрения такого лечения. [55]

Синдром раздраженного кишечника и колиты

Существует ряд доказательств, что пробиотики могут помочь людям с синдромом раздраженного кишечника, хотя остается неясным какой тип пробиотика работает лучше всего. [56]

Нет веских доказательств того, что пробиотики тормозят течение колита. [57]

Несколько клинических исследований свидетельствуют о эффективности применения пробиотиков в снижении риска некротического энтероколита и смертности у недоношенных новорожденных. В одном из мета-анализов было показано, что пробиотики снижают смертность и риск, связанный с некротическим энтероколитом более чем на 50% по сравнению с контролем. [58]

Продукт некоторых пробиотиков – витамины

Некоторые витамины, найденные в кишечнике являются продуктом пробиотиков. Одни вырабатывают витамин К [59] , другие – фолиевую кислоту [60] и витамин В12 [61]

В 2003 году исследователи обнаружили, что комбинация Lactobacillus rhamnosus 19070-2 и Lactobacillus Reuteri DSM 122460 была полезной в управлении атопическим дерматитом. Эффект был сильно выражен у пациентов с повышенным уровнем IgE. [62] В 14 исследованиях, большинство проведенных между 2007 и 2011 годами, ученые обнаружили снижение темпов развития атопического дерматита у младенцев, благодаря применению пробиотиков во время беременности или в ранний послеродовой период. [63]

В 2013 году исследователи обнаружили, что применение таких штаммов как Lactobacillus acidophilus и Lactobacillus rhamnosus, способствует нормализации рН влагалища и изменению баланса вагинальной флоры, тем самым предотвращая и смягчая бактериальный вагиноз. [64]

Молочнокислые бактерии и биотические добавки в спорте

В повседневной обыденной жизни широко распространены и часто используются молочнокислые бактерии. Их используют при употреблении в пищу кефиров, йогуртов, молочнокислых продуктов, купленных в магазине, а в аптеке приобретают препараты для восстановления микрофлоры кишечника после приема антибиотиков.

Люди, которые страдают избыточным весом, вспоминают о чудодейственных микроорганизмах, содержащихся в кефире, а некоторые женщины экономят на косметике, прибегая к лечебному действию молочнокислых микроорганизмов.

Молочнокислые бактерии – это группа микроорганизмов, которая сбраживает углеводы с образованием, главным образом, молочной кислоты. Однако среди молочнокислых бактерий существуют также патогенные и условно-патогенные. Есть зарубежные данные о небезопасности для человека спорообразующих молочнокислых бактерий (B. cereus и B. antracis). Некоторые молочнокислые бактерии обуславливают аромат и вкус кисломолочных продуктов, например ароматобразующие стрептококки (Streptococcus diacetilactis, Streptococcus citrovorus и др.), а также образуют углекислый газ, кислоты и ароматические вещества. Микрофлора кисломолочных продуктов, например кумыса, синтезирует витамины С, Bl, В2. К некоторым важным особенностям штамма Lactobacterium acidophilus, по мнению Брассорта (США), относится его способность выживать в процессе прохождения через желудочно-кишечный тракт человека, вырабатывать антимикробные компоненты. Установлено, что данный штамм улучшает симптомы, связанные с избыточным ростом бактерий в тонкой кишке у больных с хроническим заболеванием почек и при массовой диарее. Кроме этого, снижает у человека уровень ферментов, связанных с превращением прокарциногенов в карциногены. Пропионовокислые бактерии (род Propionibacterium) применяются при выработке сычужных сыров. В результате их жизнедеятельности образуются пропионовая кислота и ее соли, являющиеся ингибиторами плесеней. Некоторые виды (Propionibacterium shermanu) применяют для получения витамина В2. Наибольшее значение для здоровья человека имеют кишечные бактерии рода Bifidobacterium. Они поддерживают нормальный баланс кишечной микрофлоры, являясь ингибиторами патогенных микроорганизмов; обладают иммуномоделирующей активностью; снижают уровень холестерина и концентрацию потенциально опасного аммиака и аминов в крови; имеют противоопухолевую активность, связанную со снижением количественного содержания проканцерогенов, а также способны поглощать канцерогены, образующиеся при жарке мяса; участвуют в синтезе витаминов и других биологически активных веществ (тиамина, рибофлавина, группы К), аминокислот и ферментов (лизоцима и казеинфосфатазы). Установлено, что Bifidobacterium lactis достигает высокого количества клеток, которые улучшают вкус продуктов и устойчивы к кислой реакции среды, вследствие чего имеют высокие адгезивные свойства, т.е. выживаемость в ЖКТ в процессе микробной трансформации. Ацидофильные бактерии могут вырабатывать собственные антибиотики, которые подавляют кишечную палочку, дизентерийные бактерии, сальмонеллы, коагулазоположительные стафилококки и др.; оказывают направленное действие на некоторые метаболические процессы, важные для ускорения восстановления и повышения работоспособности организма. Эти микроорганизмы, приживляясь в кишечнике человека, способствуют уменьшению роста патогенных микроорганизмов, что предотвращает развитие гнилостных и бродильных процессов. Кроме того, ацидофильная палочка помогает организму усваивать молочный белок, что характеризуется повышением кислотности и благоприятствует всасыванию и усвоению солей кальция организмом человека. Термофильные стрептококки придают продуктам плотную консистенцию и чистый кисломолочный вкус. Усиление определенных иммунных показателей соответствует иммунному статусу организма животного и человека. Кисломолочные напитки обладают высокими диетическими и лечебными свойствами. Эти свойства известны с давних времен. Великий русский физиолог И.И. Мечников долголетие болгар объяснял большим потреблением йогуртов. Потребление кисломолочных напитков улучшает здоровье человека, повышает его резистентность к инфекциям и образованию опухолей. Ацидофильные напитки применяются в процессе лечения желудочно-кишечных заболеваний, колита, холецистита, туберкулеза, фурункулеза, детской грудной астмы. Кумыс и куранга используются при лечении незаживающих язв, желудочно-кишечных заболеваний и астмы. Они не только оздоравливают желудочно-кишечный тракт, но и благоприятно действуют на нервную систему и обмен веществ. Продукты, изготовленные из возбудителей молочнокислого брожения, рекомендуется применять при диспепсии, запорах, малокровии, злокачественных опухолях, истощении, потере аппетита, профилактике иных заболеваний. Итак, мы видим, что благодаря своему химическому составу, а также закваскам, используемым при их производстве, молочные продукты обладают высокой физиологической ценностью и поэтому рекомендуются для ежедневного питания человека.

На сегодняшний день известны такие классические культуры молочнокислых бактерий, как Streptococcus thermophilus, Lactobacterium delbrucku subsp. lactis, Lactobacterium delbrucku subsp. bulgaricus (йогуртные культуры), все более значительную роль играют специальные культуры, такие как Lactobacterium acidophilus, Lactobacterium casie subsp. rhamnosus, а также бифидобактерии Bifldobactirium lactis, Bifidobactirium longum. Их используют в биопромышленности как самостоятельно, так и в совокупности с другими молочнокислыми бактериями. Например, в йогурты добавляют не только специальные йогуртные культуры, но и бифидобактерии, ароматобразующие бактерии или ацидофильные палочки. Многие штаммы культур, которые используются в молочной промышленности, относятся к пробиотикам. Они оказывают стимулирующее и регулирующее действие на организм и обладают антагонистическими свойствами, влияющими на болезнетворные и условно-патогенные микроорганизмы желудочно-кишечного тракта.

Наиболее изученными антимикробными веществами, выделяемыми пробиотиками, является группа антибактериальных пептидов – бактериоцинов, разнообразных по уровню активности, спектру и механизму действия (Cascales et al., 2007). Они легко расщепляются ферментами пищеварительного тракта, и поэтому считается, что они могут заменить традиционные химические консерванты (Nes et al., 2007). Lactococcus lactis образует бактериоцин – низин, который с успехом используют для увеличения сроков годности продуктов питания в пищевой промышленности многих стран уже более 50 лет (Cleveland et al., 2001). Но его применение ограничивается относительно узким спектром антимикробного действия, направленным только в отношении грамположительных бактерий, и появлением среди пищевых патогенов устойчивых форм (Kaur et al., 2011).

Читайте также:  Роль и количество углеводов в рационе спортсменов

Установлено, что пробиотические штаммы микроорганизмов дают многоплановый эффект. Например, пробиотики благотворно действуют при диарее, вызываемой клостридиями или ротавирусами, а также связанной с приемом антибиотиков или химиотерапией. Нет сомнений, что пробиотики способны влиять на определенные иммунологические параметры, например усиливать активность фагоцитов (макрофагов) и лимфоцитов.

Доказано, что под действием пробиотиков снижается концентрация токсических веществ в организме человека, активность канцерогенных ферментов, улучшается усвояемость лактозы (особенно важно для людей, которые имеют её непереносимость).

Пробиотики имеют и другие научно обоснованные оздоравливающие свойства: профилактика инфекционных заболеваний, остеопороза, улучшение состояния при аллергических и аутоиммунных заболеваниях, снижение уровня холестерина, регулирование моторики желудочно-кишечного тракта.

Интересным для изучения остается продукт (кефир), полученный из молочного гриба – это симбиотическая группа бактерий и микроорганизмов рода Зооглея (Zoogloea), используемая для получения молочного продукта, известного как кефир. Он также известен под названиями «тибетский гриб», «молочный гриб», «гриб индийских йогов» (в Беларуси).

Молочный гриб появляется вследствие симбиоза около десяти различных микробов, растущих и размножающихся вместе. В состав гриба входят:

  • уксуснокислые бактерии,
  • лактобактерии,
  • молочные дрожжи.

Кефирный продукт, появляющийся в результате жизнедеятельности молочного гриба, является продуктом одновременно и молочнокислого, и спиртового брожения. В кефире содержится не только молочная кислота, но также спирт и углекислый газ.

Полученный продукт обладает сильным сокогонным действием, потому что в нем содержатся молочная кислота, спирт, углекислоты и казеин. Молочная кислота придает напитку не только определенные вкусовые качества, но и определяет его диетические и профилактические свойства. Результатом её работы является активизация выделения пищеварительных ферментов в кишечный тракт и стимулирование их действия. Благодаря молочной кислоте в организме повышается усвоение фосфора и кальция.

Полезное действие кефира обусловлено его подавляющим действием по отношению к ряду микроорганизмов, в том числе и к болезнетворным организмам. Такое действие кефиров обусловлено способностью вырабатывать молочную кислоту и вещества (перекись водорода, уксусная, бензойная кислоты и др.), прекращающие развитие вредных бактерий в кишечнике, что, как правило, приводит к торможению гнилостных процессов и прекращению образования токсичных продуктов распада.

В результате молочнокислого и спиртового брожения содержание большинства витаминов в кисломолочных продуктах возрастает, за исключением ниацина. Свернутое молоко легче переваривается, чем натуральное, за счет изменения главных составных частей молока, поэтому люди, страдающие неусвоением лактозы, могут употреблять ферментированные молочные продукты без риска кишечных расстройств, так как количество лактозы в таких продуктах снижается до минимума благодаря действию микрофлоры закваски.

В кефире накапливаются антибактериальные вещества, органические кислоты, ферменты, свободные аминокислоты, витамины. Питательная ценность кефиров определяется содержанием в них углеводов, белков, минеральных солей и витаминов, которые находятся в легкоусвояемой для организма человека форме. В кефирах содержится около 250 различных веществ, 25 витаминов, 4 вида молочного сахара, пигменты и большое количество ферментов. Питательные вещества кефиров не только сами хорошо усваиваются, но и стимулируют усвоение питательных веществ других продуктов.

Бактерии, находящиеся в кефире, побуждают иммунную систему мобилизовать все силы организма на борьбу с раковыми клетками. Микроорганизмы кисломолочных продуктов играют большую роль в четком пропорциональном накоплении полезных веществ.

Пристальное внимание ученых привлекли полисахариды, содержащиеся в кефире. Результаты исследований свидетельствуют о том, что культура молочного гриба обезвреживает имеющиеся в организме токсины и снижает уровень холестерина в крови. Таким образом, кефир является прекрасным профилактическим средством против продолжительного действия на организм ядовитых веществ и заболеваний сердечно-сосудистой системы. По этой причине курящим людям, диабетикам, а также страдающим избыточным весом нужно обязательно включить в свой рацион кефир.

Лабораторные эксперименты показали, что молочнокислые бактерии, в больших количествах содержащиеся в кефире, нейтрализуют действие так называемых ферментов, которые являются главными виновниками разрастания раковых клеток в кишечнике. Доказано, что молочнокислые бактерии препятствуют развитию рака молочной железы и рака толстой кишки, а также способствуют лечению данных болезней. Ученые считают, что ежедневное употребление кефира в количестве 500 грамм является эффективной мерой профилактики рака.

На основании полученных результатов исследований множества авторов можно утверждать, что культуры микроорганизмов, входящие в состав кефирного продукта молочного гриба, возможно использовать в биотехнологии при производстве пробиотических препаратов, применяемых для профилактики болезней желудочно-кишечного тракта животных и даже человека.

Рецензенты:

Николаенко В.П., д.вет.н., профессор, г.н.с. лаборатории инфекционных, незаразных и паразитарных болезней ФГБНУ «ВНИИОК», г. Ставрополь;

Луцук С.Н., д.вет.н., профессор, зав. кафедрой паразитологии и ВСЭ, анатомии и патанатомии им. С.Н. Никольского, ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», г. Ставрополь.

Группа компаний “Униконс”

Продвижение и реализация пищевых добавок, антисептиков и другой продукции НПО Альтернатива.

“Бесплатные образцы”

Комплексные пищевые добавки “Униконс”.

Для всех отраслей пищевой промышленности!

“Петритест”

Микробиологические экспресс-тесты. Первые результаты уже через 4 часа.

  • Вы здесь:
  • Библиотека технолога
  • Молочная промышленность
  • Микробиология молока и молочных продуктов

2. ХАРАКТЕРИСТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ПРОИЗВОДСТВЕ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ. 2.1. СИСТЕМАТИКА И ОБЩИЕ СВОЙСТВА МОЛОЧНОКИСЛЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ

Молочнокислые бактерии – это группа микроорганизмов-прокариот, отличающихся способностью образовывать молочную кислоту как основной конечный продукт метаболизма (анаэробного сбраживания) углеводов. Молочнокислые бактерии являются хемоорганогетеротрофами и используют глюкозу, лактозу и некоторые другие сахара как источник углерода и энергии.

Классификация молочнокислых микроорганизмов постоянно совершенствуется. В соответствии с «Определителем бактерий Берджи» (Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology, переведен на русский язык, издан в 1997 г.) они относятся ко второй категории «Грамположительные эубактерии, имеющие клеточные стенки»; молочнокислые кокки кратко рассмотрены в группе 17 «Грамположительные кокки», молочнокислые палочки – в группе 19 «Грамположительные неспорообразующие палочки правильной формы».

Новое издание справочника Берджи по бактериологической систематике (Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology, издан на английском языке в 5 томах в 2001-2011 гг.) относит все молочнокислые бактерии к порядку Lacto- bacillales, включающему семейства Aerococcaceae, Carnobacteriaceae, Enterococcaceae, Lactobacillaceae, Leuconostocaceae, Streptococcaceae. Кроме хорошо изученных и применяющихся в качестве заквасочной микрофлоры представителей родов Lactobacillus, Leuconostoc, Lactococcus и Streptococcus к молочнокислым также относят бактерии родов Pediococcus, Aerococcus, Carnobacterium, Enterococcus, Oenococcus, Sporolactobacillus, Tetragenococcus, Vagococcus и Weissella. Место молочнокислых микроорганизмов в общей системе живого мира показано на рисунке 2.1.

В природе молочнокислые микроорганизмы встречаются на поверхности растений (например, на листьях, фруктах, овощах, зернах), в молоке, на наружных и внутренних эпителиальных тканях животных. Молочнокислые бактерии играют важную роль в живой природе, сельском хозяйстве и нормальной жизнедеятельности человека. Широко используются в молочной отрасли, а также при квашении овощей, получении теста, какао, силоса.

Общие свойства молочнокислых микроорганизмов: грамположительные, неподвижные, неспорообразующие прокариоты, факультативные анаэробы или микроаэрофилы, обладают слабой протеолитической и липолитической активностью. Элективные среды – обезжиренное молоко, гидролизованное молоко (ГМ) и агар гидролизованного молока (АГМ). Имеют сложные питательные потребности, им необходимы аминокислоты, витамины, микроэлементы.

Рис. 2.1
Классификация молочнокислых микроорганизмов (жирным шрифтом выделены таксоны бактерий, применяемых в молочной отрасли)

Основные источники энергии для молочнокислых микроорганизмов – моно- и дисахариды (глюкоза, лактоза, сахароза, мальтоза), некоторые штаммы сбраживают полисахариды, а также органические кислоты (лимонная, яблочная, пировиноградная, фумаровая, уксусная и муравьиная) в концентрации 30- 50 мкг/мл. Из жирных кислот рост молочнокислых микроорганизмов стимулируют олеиновая, линолевая, а также линоленовая. При отсутствии углеводов и органических кислот молочнокислые бактерии могут использовать в качестве источника энергии аминокислоты.

В основе классификации молочнокислых микроорганизмов лежат два основных пути брожения гексоз. В условиях избытка глюкозы и ограниченного поступления кислорода гомоферментативные бактерии катаболизируют один моль глюкозы по механизму гликолиза (путь Эмбдена – Мейергофа – Парнаса) с получением двух молей пирувата. Внутриклеточный окислительно- восстановительный баланс поддерживается за счет окисления NADH, сопровождающегося превращением пирувата в молочную кислоту при помощи лактат- дегидрогеназы. От стереоспецифичности лактатдегидрогеназы и наличия лак- татрацемазы зависит, какой энантиомер молочной кислоты будет превалировать в продуктах- L-, D-молочная кислота или же DL-рацемат. Продуктом гомоферментативного молочнокислого брожения является молочная кислота, которая составляет не менее 90% всех продуктов брожения. Этот процесс дает два моля АТФ на моль потребляемой глюкозы. Такое брожение вызывают представители родов Lactococcus, Enterococcus, Streptococcus, Pediococcus и группа термолактобацилл.

Гетероферментативные молочнокислые микроорганизмы используют пентозофосфатный путь. Один моль глюкозо-6-фосфата первоначально превращается в 6-фосфоглюконат и затем декарбоксилируется с получением одного моля СОг. Образующийся из ксилулозо-5-фосфата глицеральдегид-3-фосфат окисляется до молочной кислоты, ацетилфосфат восстанавливается до этанола, некоторые гетероферментативные молочнокислые бактерии окисляют полученный этанол частично или полностью до ацетата. Таким образом, при гете- роферментативном молочнокислом брожении образуется не только молочная кислота, но и уксусная кислота, этанол, двуокись углерода, могут также образовываться диацетил и ацетоин (ароматообразующие вещества). Строгими ге- тероферментативными молочнокислыми бактериями являются представители родов Leuconostoc, Oenococcus, Weissella и группы стрептолактобактерий.

Большинство молочнокислых микроорганизмов не способно синтезировать органические соединения азота, и поэтому нуждаются в присутствии их в питательной среде. В частности, им необходим ряд аминокислот: аргинин, цис- теин, глутаминовая кислота, лейцин, фенил ал анин, триптофан, тирозин, валин. Все виды лактобацилл нуждаются в пантотеновой кислоте, биотине, никотиновой кислоте, а гетероферментативным бактериям нужен тиамин. Для роста и развития молочнокислым микроорганизмам нужны соединения меди, железа, натрия, калия, фосфора, йода, серы, магния и марганца.

К важным характеристикам молочнокислых микроорганизмов, применяющихся в молочной отрасли, относятся:

предельная кислотность (Кп)- максимальная кислотность, создаваемая культурой в молоке, измеряется в градусах Тернера (°Т);

энергия кислотообразования (ЭК) характеризует активность сбраживания лактозы и определяется по времени образования сгустка в молоке (для этого титруемая кислотность должна быть около 60°Т, что соответствует уровню рН изоэлектрической точки казеина) при внесении 5% закваски, или по скорости накопления молочной кислоты.

органолептические свойства сгустка – консистенция сгустка, вкус и запах, должны быть характерными для определенной продукции (например, однородная плотная консистенция, приятный чистый кисломолочный вкус без посторонних привкусов и запахов, выраженный аромат и т. п.).

Благодаря многолетнему опыту использования в молочной промышленности применяемые виды молочнокислых бактерий имеют международный GRAS-статус (Generally Recognized as Safe в целом признаны безопасными). Способность бактерий вызывать молочнокислое брожение дает следующие преимущества при их использовании в молочной промышленности:

  • кисломолочные продукты имеют хорошие органолептические показатели и легко усваиваются организмом;
  • молочная кислота подавляет рост вредной микрофлоры, что обеспечивает высокую стойкость и диетическую ценность кисломолочных продуктов;
  • следствием высокой скорости сбраживания лактозы является относительно небольшая продолжительность технологических процессов производства кисломолочных продуктов.

Некоторые молочнокислые микроорганизмы способны вырабатывать бактериоцины, которые также подавляют рост нежелательной микрофлоры. Кроме того, ряд молочнокислых палочек относят к пробиотикам, которые используются для получения лечебно-профилактических продуктов.

Молочнокислые микроорганизмы по морфологическим признакам делят на кокки и палочки. Размер клеток у различных культур одних и тех же видов молочнокислых бактерий зависит от состава среды, присутствия кислорода, способа инкубации.

БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

В природных условиях микроорганизмы сталкиваются с дей­ствием разнообразных биотических факторов. Биотические факторы — это все формы воздействия микроорганизмов друг на друга, а также на растения, животных и человека. При симбиозе (совместном существовании) микроорганизмы ока­зывают воздействие в основном в результате влияния продук­тов своей жизнедеятельности, которые могут проявлять либо благоприятное (например, витамины), либо губительное (на­пример, антибиотики, токсины) воздействие.

Формы симбиотических взаимоотношений чрезвычайно раз­нообразны. Их можно разделить на две группы: ассоциативные (благоприятствующие) и антагонистические (конкурентные) взаимоотношения.

Ассоциативные формы симбиоза. Ассоциативные взаимоот­ношения широко распространены в природе. Именно на них основан круговорот веществ в природе. К ассоциативным вза­имоотношениям относятся метабиоз, мутуализм, синергизм и комменсализм.

* Интенсивность УЗ-волн определяется количеством энергии, приходя­щейся на единицу площади за единицу времени,

Метабиоз — это такой вид симбиоза, когда создаются условия последовательного развития одних микроорганизмов за счет продуктов жизнедеятельности других. Например, порч^ сахарсодержащих субстратов (плодово-ягодных соков, поврежу денных плодов, ягод), когда на них сначала развиваются дрожу жи, превращающие сахар в спирт, затем уксуснокислые бакте­рии, окисляющие спирт до уксусной кислоты и, наконец, мице-лиальные грибы, окисляющие уксусную кислоту до НгО и СОг. Метабиоз — наиболее распространенный вид ассоциативных взаимоотношений.

Мутуализм — это сожительство, основанное на взаимной выгоде, например совместное существование в природе аэроб­ных и анаэробных бактерий. Аэробы, поглощая кислород, соз­дают необходимые для анаэробов восстановительные условия. / Синергизм — усиление физиологических функций микроор­ганизмов при совместном культивировании. В молочнокислых заквасках для кефира используются дрожжи и молочнокислые бактерии. Витамины, синтезируемые дрожжами, стимулируют развитие молочнокислых бактерий, чрезвычайно требовательных к дополнительным факторам роста, а молочная кислота созда­ет благоприятные значения рН для развития дрожжей. / Комменсализм — форма сожительства, когда один организм живет за счет другого, не причиняя ему вреда. Примером ком­менсалов могут служить бактерии нормальной микрофлоры тела человека.

Читайте также:  Упражнения на растяжку плеч

Антагонистические формы симбиоза. Это группа симбиоти-ческих взаимоотношений, которые выражаются в явлениях ан­тагонизма, антибиоза, паразитизма и хищничества.

Антагонизм — это такой тип взаимоотношений, когда один из организмов подавляет или прекращает развитие другого в основном за счет продуктов жизнедеятельности. Примером микробов-антагонистов являются молочнокислые и гнилостные бактерии. Молочнокислые бактерии, вырабатывая молочную кислоту, создают кислую реакцию среды, препятствуя разви­тию гнилостных бактерий. Явление антагонизма между ними используют, например, при квашении капусты.

Антибиоз связан со способностью одного вида микроорга­низмов выделять в окружающую среду специфические вещест­ва, угнетающие жизнедеятельность других, — антибиотики.
Они обладают либо широким спектром действия в отношении ряда микроорганизмов, либо избирательным действием к одно­му из них.
Продуцентами антибиотиков могут быть мицелиальные грибы (например, пеницилловые, аспергилловые), бактерии (продуценты грамицидина) и чаще всего актиномицеты (продуценты стрептомицина, окситетрациклина, биомицина, тетра­циклина и др.). Антибиотики применяются в качестве эффек­тивных лечебных препаратов. Антибиотики используются также в нелечебных целях в качестве добавок в корм молодняку животных, птицы и т. п. Например, добавление кормового биоми­цина повышает привесы животных, яйценоскость кур.

Паразитизм — это такой тип взаимоотношений, при котором совместное существование одному из симбионтов приносит вы­году, а другому причиняет вред. Примерами могут служить болезнетворные микроорганизмы и вирусы, являющиеся возбу­дителями инфекционных заболеваний человека, животных и растений, фаги. Бактериофаги наблюдаются в сыроделии и про­изводстве маргарина, актинофаги — в производстве антибиоти­ков, что приводит к утрате ценных производственных культур микроорганизмов.

Хищничество — это внеклеточный паразитизм. Хищные бак­терии образуют подвижную колонию — сетку, улавливающую крупные бактериальные клетки других видов, которые лизиру-ются (разрушаются) и используются ими внутри колонии, а остатки выбрасываются. Хищные бактерии чаще обитают в илах водоемов.

Молочнокислые бактерии: виды, классификация, значение

Молочнокислые бактерии известны благодаря способности перерабатывать сахар в молочную кислоту. Этот процесс издавна применялся людьми для консервации продуктов питания, приготовления кормов, изготовления разнообразных молочных продуктов, вина.

Характеристика бактерий

Молочнокислые бактерии являются грамположительными анаэробами. Это означает, что для окислительных процессов и обмена веществ им не требуется кислород. Молочнокислые бактерии относятся к группе (семейству) Lactobacillaceae, которое включает в себя:

  • подсемейство Lactobacilleae (включает род Lactobacillus);
  • подсемейство Streptococceae (включает роды Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus).

Первые два рода наиболее значимы для человека и его хозяйственной деятельности. Несмотря на близкое родство, представителей отряда Lactobacillales наподобие пневмонийных стрептококков обычно не относят к группе молочнокислых бактерий. А полезные бифидобактерии или микробы из рода Bacillus, являющиеся спорообразующими аэробами, иногда причисляют к группе лактобактерий из-за сходства в углеводном обмене и их роли в пищевой промышленности.

Классификация

Классификация молочнокислых бактерий разработана недостаточно. По характеру выделяемых продуктов брожения их разделяют на две группы.

  • Гомоферментативные. В результате сбраживания углеводов выделяется в основном молочная кислота. В малых количествах процессу сопутствуют янтарная и фумаровая кислоты, углекислый газ и этанол.
  • Гетероферментативные также образуют в результате разложения углеводов молочную кислоту. Наравне с этим примерно половину сахаров они используют на производство уксусной кислоты, диоксида углерода и этанола.

Классификация по форме затруднена, поскольку молочнокислые бактерии относятся к группе изменчивых микроорганизмов. Форма микробной клетки зависит от возраста бактерии, химической среды и условий обитания. Для определения вида лактобактериям создают конкретные условия, используют стандартную среду и проводят исследование культуры в определенном возрасте. Также оценивают тип сбраживания углеводов, потребность в источниках питания, оптическое вращение молекулы молочной кислоты.

Стрептококки

Виды рода Streptococcus по типу брожения относятся к гомоферментативным. При сбраживании более 90% исходных сахаров они превращают в молочную кислоту и лишь малое их количество – в уксусную кислоту и спирт. Наиболее известными представителями являются культуры:

  • Str. lactis.
  • Str. citrovorus.
  • Str. diacetilactis.
  • Str. paracitrovorus.
  • Str. thermophilus.
  • Str. cremoris.
  • Str. liquefaciens.

Лактобациллы

В молочной промышленности лактобациллами называют молочнокислые палочки. Они сквашивают молоко намного быстрее, чем кокковые формы, достигая более низких значений рН (около 3,5). Оптимальное развитие лактобациллы показывают в условиях кислой среды с пониженным содержанием кислорода. В природе эти бактерии обитают на поверхности растений, выделяются из слюны и пищеварительного тракта человека и животных.

Отмечено, что стерильно выдоенное молоко не содержит молочнокислых палочек – они поступают в него из внешней среды. Лактобациллы выдерживают кратковременную пастеризацию, но погибают при высоких температурах стерилизации. Поэтому в пастеризованном молоке молочнокислые бактерии значительно снижены, но все-таки присутствуют. Самые распространенные представители рода Lactobacterium:

  • L. bulgaricum.
  • L. casei.
  • L. plantarum.
  • L. acidophilum.
  • L. brevis.

Основные свойства

Кокковые формы лактобацилл имеют диаметр 0,6 – 1,1 мкм. В культуре кокки расположены одиночно, сдвоенно или цепочками различной длины. Палочки очень вариабельны по форме: от шаровидных до нитевидных форм длиной от 0,7 до 8,0 мкм, одиночные или в цепочках. На морфологию клеток значительно влияет химический состав среды обитания. Молочнокислые бактерии, фото которых представлено ниже, выделены из йогуртовой закваски.

Размножаются лактобактерии в основном делением, описаны случаи перешнуровывания клетки и размножения с помощью гонидий. Доказано наличие фильтрующихся форм и процесса спорообразования.

Где обитают молочнокислые бактерии

Лактобактерии не могут самостоятельно синтезировать аминокислоты и некоторые витамины. По этой причине их нет ни в почве, ни в воде. В естественных условиях их выделяют из содержимого кишечника человека и животных, с поверхности растений. Оптимальной средой для жизнедеятельности молочнокислых бактерий является молоко и молочные продукты.

Источники питания для лактобактерий – это моно- и дисахариды. Некоторые разновидности сбраживают полисахариды, например, декстрозу. Также в качестве источника энергии эти микроорганизмы при определенных условиях используют органические кислоты: яблочную, уксусную, пировиноградную, муравьиную, фумаровую и лимонную. При отсутствии углеродсодержащих субстратов для питания могут перерабатывать аминокислоты.

Молочнокислые бактерии не способны к синтезу органического азота, поэтому требовательны к его содержанию в питательной среде. Также нуждаются они в витаминах, особенно в пуриновых основаниях: биотине, тиамине, пантотеновой, фолиевой кислотах. Все формы лактобацилл устойчивы к повышенной концентрации спирта. При этом они медленнее размножаются, но дольше живут. Так, в осветленных винах молочнокислые бактерии сохраняются до 7 месяцев.

Микроб является мезофильным, реже термофильным. Оптимальная температура для жизнедеятельности составляет + 25 °С. + 30 °С. При + 15 °С брожение значительно замедляется, а при + 45 °С лактобациллы перестают размножаться. Среда обитания молочнокислых бактерий может быть как кислородной, так и без доступа воздуха. Кислород им не нужен, в большинстве случаев он угнетает развитие микробов и препятствует нормальному процессу брожения.

Молочнокислое брожение

Молочнокислым брожением называется процесс анаэробного окисления углеводов, при котором выделяется молочная кислота. В результате молочнокислого брожения бактерии получают энергию, реализуемую для роста и размножения в безкислородных условиях. При этом лактобактерии снижают рН до значений ниже 5, подавляя рост других микроорганизмов.

Гетероферментативное брожение – более сложный процесс. В зависимости от условий и микробной культуры из углеводов образуется различное сочетание молочной и уксусной кислоты с выделением диоксида углерода и этанола.

Молочнокислое брожение в чистом виде применяют в химической промышленности для получения молочной кислоты. Ее широко используют для выделки кожи, в красильном производстве, в фармацевтике, при изготовлении пластмассы и стиральных порошков. В пищевой промышленности молочная кислота требуется для производства кондитерских изделий и безалкогольных напитков.

Не всегда молочнокислое брожение полезно для человеческой деятельности. Самопроизвольно возникающий процесс, начинающийся в молоке, вине, безалкогольных напитках, приводит к порче продуктов. Органолептически это выражается в прокисании, помутнении и ослизнении субстрата.

Пищевая промышленность и лактобактерии

Для производства и консервации различных продуктов широко используются молочнокислые бактерии. Значение их особенно велико в молочном деле.

Для получения молочнокислых продуктов стерилизованное молоко или сливки сквашивают путем внесения чистых культур. Они носят название «стартовых заквасок». В зависимости от типа закваски получают разные продукты.

Для производства кефира и кумыса применяют культуры, которые, кроме молочнокислого, обеспечивают и спиртовое брожение. Закваску готовят на основе кефирных зерен, являющихся источником обширного сообщества еще до конца не изученных микроорганизмов (молочнокислые палочки и стрептококки, микрококки и дрожжи).

В процессе изготовления сыров молочнокислые бактерии работают на первом этапе, обеспечивая сворачивание казеина, затем их сменяют пропионовокислые микроорганизмы.

Для получения кисломолочного масла в сливки вносят культуру Str. lactis, Str. cremoris и Leuconostoc cremoris. При добавлении в гомогенезированное молоко L. bulgaricus и Str. thermophilus получают йогурт.

В производстве творога и сыров немецкой группы в молоко вносят закваски, содержащие Str. lactis или L. bulgaricus и Str. thermophilus. А для изготовления твердых сыров на стадии созревания используют культуру L. casei и Str. lactis.

При производстве вин широко применяют три рода лактобактерий: Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc. В основном это гетероферментативные кокки, обеспечивающие брожение по яблочно-молочному типу в высококислотных винах. При этом они сбраживают яблочную кислоту и не затрагивают другие химические компоненты вина. Лактобактерии могут испортить напиток, вызвав молочнокислое брожение. В результате появляются такие пороки вина, как прогоркание, ожирение, разложение винной кислоты.

В хлебе обнаруживают около 70 вкусовых и ароматических веществ, среди них 28 кислот, 11 спиртов, 28 карбонильных соединений, 6 эфиров, метилмеркаптан и аммиак. Молочнокислые бактерии принимают участие в образовании большинства из них. Наибольшее значение лактобациллы имеют для производства ржаного хлеба. Закваска придает тесту упругость, разрыхляет его и способствует подъему. Кислотность теста – важный показатель качества. При производстве пшеничного хлеба лактобактерии играют незначительную роль, в основном процесс зависит от дрожжевых культур. Основными составляющими молочнокислых заквасок для подготовки теста являются L. brevis, L. plantarum и L. fermenti.

Молочнокислые бактерии применяются при изготовлении салями и сервелата, других колбасных изделий, при созревании рыбы слабого посола. Молочная кислота ускоряет процесс консервирования и придает продуктам ценные вкусовые качества.

  • Биологическое консервирование овощей и фруктов.

Заготовки проводятся по тому же принципу, что и силосование корма. Углеводы растений под воздействием молочнокислых бактерий превращаются в молочную и уксусную кислоты, которые являются прекрасными консервантами.

Роль в сельском хозяйстве

Силосование корма – это лучший способ заготовки и сохранения зеленой массы. Для создания необходимых условий исходное сырье (траву, зеленую массу кукурузы, ботву) укладывают в специальные силосные ямы, тщательно утрамбовывают и накрывают слоем земли. При этом создаются условия, в которых основная часть микробов погибает, а молочнокислые бактерии перерабатывают углеводы растений до тех пор, пока концентрация молочной кислоты не составит 60 % и более, а кислотность силоса не достигнет рН 4.5. Кроме молочной, в силосе накапливается и уксусная кислота. Для завершения процесса требуется около одного месяца.

Микрофлора в кишечнике человека

В кишечном тракте человека обитает множество молочнокислых микроорганизмов, называемых лакто- и бифидобактериями. Продукт их метаболизма – молочная кислота – обладает рядом положительных моментов.

  • Стимулирует перистальтику кишечника.
  • Уменьшает газообразование.
  • Стимулирует выделение пищеварительных соков.
  • Улучшает усвояемость кальция, фосфора и железа.

Кроме того, лактобактерии обладают способностью противостоять различным патогенным микробам. За счет выработки биологически активных веществ (органические кислоты, перекись водорода, антибиотики и бактериоцины) происходит вытеснение опасных для деятельности кишечника микроорганизмов. Если в содержимом химуса молочнокислые бактерии снижены по количеству, то их место занимает условно-патогенная микрофлора. На основе выделенных из кишечника человека и животных штаммов разработаны лекарства, улучшающие состояние больного при многих инфекциях.

Что такое пробиотики

Еще в начале XX века знаменитый русский ученый Илья Ильич Мечников провел ряд экспериментов по восстановлению микрофлоры кишечного тракта человека с помощью культуры молочнокислой палочки L. bulgaricus. В результате исследований Мечников разработал первый пробиотик – «мечниковскую простоквашу», которую в течение многих лет употреблял сам, назначал пациентам и рекомендовал пить всем знакомым.

В настоящее время пробиотики – класс лекарственных препаратов, направленный на восстановление естественной среды организма. Многолетние изучения доказали эффективность применения пробиотиков (в том числе и лактобактерий) в различных клинических случаях.

  • При синдроме раздраженного кишечника регулярный прием молочнокислых культур избавляет от запоров и уменьшает время прохождения пищи по кишечнику.
  • Лактобактерии обладают иммуностимулирующим действием. Они способствуют выработке в кишечнике антител, цитокинов, интерферона и повышают активность фагоцитов.
  • Через регуляцию иммунного ответа снижают интенсивность аллергических реакций, в том числе на антибиотики.
  • Профилактируют возникновение респираторных заболеваний и диарей вирусного происхождения в зимние месяцы.
  • Снижают уровень «вредного» холестерина в крови, улучшают метаболизм в печени.

Молочнокислые пробиотические бактерии широко применяются в медицине для профилактики и лечения острых и хронических заболеваний кишечника, дыхательных путей, для восстановления кишечной микрофлоры и стимуляции иммунитета. Принимать культуры пробиотиков можно как в виде таблеток и порошков, так и в натуральном виде (кефир, простокваша, ацидофильное молоко, йогурты и другие продукты молочной промышленности).

Добавить комментарий