Молочнокислые бактерии

БАКТЕРИИ МОЛОЧНОКИСЛЫЕ, группа микроорганизмов, сбраживающих углеводы с образованием главным  образом молочной кислоты. Классификация БАКТЕРИИ МОЛОЧНОКИСЛЫЕ разработана недостаточно. Признаки бактерий могут значительно варьировать, что создает трудности при их классификации. В зависимости от характера образующихся продуктов при сбраживании гексоз БАКТЕРИЙ МОЛОЧНОКИСЛЫХ делятся на гомоферментативные и гетероферментативные. Гомоферментативные бактерии при брожении сахаров образуют в основном молочную кислоту и незначительные количества фумаровой и янтарной, летучих кислот, этилового спирта и диоксида углерода; гетероферментативные — наряду с молочной кислотой образуют значительно большие количества уксусной кислоты, этилового спирта, углекислого газа и др. продуктов, используя на это 50% сахаров. Наиболее часто при классификации принимают во внимание форму клеток при условии, что культуры изучаются в определенном возрасте и среде. В основе деления на виды лежат также признаки сбраживания углеводов, потребности в источниках питания, учитывается оптическое вращение молочной кислоты. Первую научную классификацию БАКТЕРИЙ МОЛОЧНОКИСЛЫХ разработал голландский ученый Орла-Иенсен в 1919. БАКТЕРИИ МОЛОЧНОКИСЛЫЕ объединены всем. Lactobacillaceae, которое делится на подсем. Lactobacilleae (род Lactobacillus) и Streptococceae (роды Streptococcus, Pediococcus, Leuconostoc). В виноделии широко распространены БАКТЕРИИ МОЛОЧНОКИСЛЫЕ, относящиеся к 3 родам: Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc. Морфология. По форме клеток БАКТЕРИЙ МОЛОЧНОКИСЛЫХ делятся на кокковые и палочковидные. Диаметр кокковых форм от 0,5—0,6 до 1 мкм; они располагаются единично, парами или в виде цепочек различной длины. Палочковидные бактерии разнообразны по форме — от коротких коккообразных до длинных нитевидных различной длины (от 0,7—1,1 до 3,0— 8,0 мкм), расположенных единично или цепочками (см. рис). На форму клеток значительно влияет состав среды и условия культивирования. Образование удлиненных палочковидных клеток наблюдается при развитии в средах, содержащих этиловый спирт, с высокой активной кислотностью, в средах с недостатком витамина В12 под действием ионизирующих излучений. Б. м., встречающиеся в виноделии, в основном неподвижны, не образуют спор, пигмента, положительно окрашиваются по Граму, не восстанавливают нитраты в нитриты, характеризуются неактивной каталазой. Клеточные стенки представлют собой гомогенный электоонно-плотный слой толщиной 15—60 мкм. Цитоплазматич. мембрана может быть двух- или трехслойной толщиной 75—85 А. В цитоплазме клеток БАКТЕРИЙ МОЛОЧНОКИСЛЫХ обнаружены рибосомы диаметром ок. 150 А, область ядерного материалао(нуклеоид), который состоит из тонких плотных нитей шириной 20—25 А, отождествляемых с дезокси-рибонуклеиновой кислотой. Размножение. БАКТЕРИЙ МОЛОЧНОКИСЛЫХ размножаются путем деления клеток, иногда перешнуровывания. Описан процесс размножения некоторых Б. м. с помощью гонидий, при котором на концах палочек образуются зернышки (гонидии), увеличивающиеся в размерах, вытягивающиеся и превращающиеся в палочки, а также образование у Б. м. фильтрующихся форм. Японскими исследователями доказано наличие у БАКТЕРИЙ МОЛОЧНОКИСЛЫХ процесса спорообразования. Рост и развитие. На рост и развитие БАКТЕРИЙ МОЛОЧНОКИСЛЫХ влияют различные факторы. Углеродное питание. Наиболее важными источниками энергии для Б. м. являются моно- и дисахариды (глюкоза, лактоза, сахароза, мальтоза), а также органических кислоты (лимонная, яблочная, пировиноградная, фумаровая, уксусная и муравьиная) в концентрации 30— 50мкг/мл. Из жирных кислот рост Б. м. стимулируют олеиновая, линолевая, а также линоленовая. При отсутствии сбраживаемых углеродсодержащих субстратов БАКТЕРИЙ МОЛОЧНОКИСЛЫХ могут использовать аминокислоты в качестве источника энергии. Некоторые штаммы сбраживают полисахариды. Азотное питание. Значительное число БАКТЕРИЙ МОЛОЧНОКИСЛЫХ не способно синтезировать органических формы азота и поэтому нуждаются для своего роста в присутствии их в среде; только некоторые из БАКТЕРИЙ МОЛОЧНОКИСЛЫХ используют минеральные соединения азота для синтеза ряда органических соединений. Для удовлетворительного роста БАКТЕРИЙ МОЛОЧНОКИСЛЫХ необходим ряд аминокислот: аргинин.цистеин, глутаминовая кислота, лейцин, фенилаланин, триптофан, тирозин, валин. Витамины. Все виды палочковидных бактерий нуждаются в пантоте-новой к-те, биотине, никотиновой к-те, а гетероферментативные — еще и в тиамине. Потребности в пуриновых основаниях и тиамине связаны с потребностями в и-аминобензойной или фолиевой кислотах. Неорганические соединения. Для роста и развития БАКТЕРИЙ МОЛОЧНОКИСЛЫХ нуждаются в соединениях меди, железа, натрия, калия, фосфора, йода, серы, магния и особенно марганца. Спирты. Б. м. устойчивы к действию повышенных концентраций спирта. Приспособленность к развитию при высоких концентрациях спирта является характерным св-вом, широко присущим как гетероферментативным, так и гомоферментативным бактериям. Штаммы БАКТЕРИЙ МОЛОЧНОКИСЛЫХ, обладающие высокой энергией кислотообразования, характеризуются и максимальной устойчивостью к спирту. Наиболее быстро в средах с высоким содержанием спирта размножаются молодые культуры. С возрастом скорость размножения их в этих средах закономерно снижается. Чем больше спирта содержит среда, тем медленнее протекает размножение. Угнетающее действие высоких концентраций спирта на Б. м. более остро сказывается при высоких температурax. На неполноценных питательных средах, на которых развитие Б. м. происходит заторможенно, устойчивость к спирту значительно снижается. Длительное культивирование бактерий с дрожжами повышает их устойчивость к спирту. Продолжительность жизни БАКТЕРИЙ МОЛОЧНОКИСЛЫХ без пересевов в спиртосодержащих средах (напр., в винах) в 2—4 раза больше, чем в тех же средах без спирта. Это объясняется тем, что в спиртосодержащих средах бактерии медленнее размножаются и накапливают продукты брожения. В осветленных винах в лабораторных условиях при комнатной температуре Б. м. выживали более 7 месяцев. В основном спирт подавляет функцию размножения клеток; функция роста подавляется слабее. Спирт у многих видов, особенно при развитии на средах, слабо обеспечивающих их питание, вызывает увеличение размеров клеток в длину; иногда при этом они принимают вид длинных изогнутых нитей.

Форма клеток молочнокислых  бактерий: а — кокки — Leuconostoc oenos ( х 6000); б — Pediococcus cerevisiae ( х 5000); в — палочки — Lactobacillus casei ( x 8500); г — Lactobacillus brevis ( x 5500)

Величина рН. БАКТЕРИИ МОЛОЧНОКИСЛЫЕ  характеризуются порогом рН использования  яблочной кислоты и сахаров. Оптимальный  предел рН роста для бактерий, выделенных из вин, — 4,3—4,8, нижний предел значения рН использования сахаров и яблочной кислоты — 2,9—3,0. В исключительных случаях рН составляет 2,85 и 2,78. Оптимальное  значение рН яблочно-молочного брожения 4,2—4,5. При рН выше 4,5 яблочно-молочное брожение замедляется. Температура. Большинство молочнокислых бактерий растет в относительно узкой зоне температур, которая оказывает влияние на скорость роста, превращений, а также на их потребность в питании. Б. м., выделенные из вин, относятся к мезофильным; они не размножаются при 45°С, и оптимальная температура их роста близка к 25е—30°С. Температурa ниже 15°С резко тормозит скорость яблочно-молочного брожения. Незначительные дозы растворенного в вине кислорода стимулируют развитие молочнокислых бактерий. Они относятся к группе микроаэрофильных микроорганизмов. Сернистый ангидрид является ингибитором молочнокислых бактерий. Его токсичность зависит от титруемой кислотности среды. Она значительно усиливается при пониженном значении рН. Связанные формы SO₂ ингибируют Б. м., однако этот эффект значительно выше, когда SO₂ в свободном состоянии. Больше влияет на размножение бактерий, чем на яблочно-молочное брожение. При концентрации связанного SO₂ 90— 120мг/дм³ яблочно-молочное брожение в винах с рН 3,2—3,3 практически невозможно. Роль молочнокислых бактерий в виноделии. Единственно полезным процессом, который вызывают БАКТЕРИИ МОЛОЧНОКИСЛЫЕ в вине, является яблочно-молочное брожение в высококислотных винах. Разложение др. составных частей молочнокислых бактерий в винах нежелательно. Совершенно безопасным для качества вина может быть такой процесс яблочно-молочного брожения, при котором бактерии используют яблочную кислоту и не затрагивают др. компоненты. Степень опасности, которую БАКТЕРИИ МОЛОЧНОКИСЛЫЕ представляют для вина, зависит от свойств и вида бактерий и характеристики вина. Наиболее желательны для проведения яблочно-молочного брожения гетероферментативные кокки, особенно штаммы, не сбраживающие лимонную кислоту и арабинозу, и гомоферментативные бактерии (при сбраживании глюкозы не образуют летучих кислот). БАКТЕРИИ МОЛОЧНОКИСЛЫЕ могут вызвать нежелательные в винах процессы: молочнокислое брожение, прогоркшше вина, маннитное брожение, разложение винной кислоты, ожирение вина.

Литература.

Квасников Е. И. Биология молочнокислых  бактерий. — Ташкент, 2000;

Квасников Е. И., Нестеренко О. А. Молочнокислые бактерии и пути их использования. — Москва, 1995;

 Бурьян НИ., Тюрина Л. В. Микробиология виноделия. — M., 1999.