Кривая бактериального роста

На рис. 4.10 представлена кривая роста бактерий, перенесенных на субстрат посредством инокуляции. Началу размножения предшествует некоторая задержка, так как бактерии должны сначала адаптироваться к новой среде. Эту фазу развития (а) называют лаг-фазой. Лаг-фаза также имеет место при развитии культуры микроорганизмов, которая находилась в состоянии покоя (например, сохранялась при низких температурах).

Продолжительность лаг-фазы зависит от количества микроорганизмов, которые в момент инокуляции находились в заторможенном состоянии. Если применяются жизнеспособные, растущие бактерии, для которых не требуется период адаптации, они сразу начинают размножаться.

N = N₀ x 2gt

После лаг-фазы бактерии быстро размножаются в течение первых нескольких часов. Фазу (b) называют лог-фазой, потому что размножение идет по логарифмической зависимости.

В то же самое время в культуре накапливаются токсичные продукты метаболизма. Поэтому скорость размножения постепенно падает с одновременной и постоянной гибелью бактерий, так что между гибелью старых клеток и образованием новых достигается состояние равновесия. Эта фаза (с) называется стационарной фазой.

На следующей фазе (d) образование новых клеток прекращается полностью, а существующие клетки постепенно гибнут. Наконец, культура практически вымирает. Эту фазу называют стадией отмирания.

Форма кривой (продолжительность различных фаз и градиент кривой в каждой фазе) изменяется в зависимости от температуры, подачи питательных веществ и других параметров роста.

Биохимическая активность

Под биохимической активностью обычно понимают различные виды разложения питательных веществ и болезней животных и растений, которые могут быть вызваны микроорганизмами. Биохимическая активность определенного микроорганизма является решающей для выбора пути его применения в пищевой промышленности – например, при получении сыра, йогурта, масла и так далее.

Активность микроорганизма направляется продуцируемыми им ферментами, способными расщеплять только определенные питательные вещества до известных конечных продуктов.

В микробиологии существует множество биохимических и ферментных систем. Ниже описаны виды этих систем, связанные с молоком и молочными продуктами. Они могут быть подразделены в зависимости от того, распад каких компонентов они вызывают и как на них воздействуют.

Расщепление углеводов

Углеводы содержат в длинных цепях атомы углерода, водорода и кислорода, и их примерами являются целлюлоза, крахмал, полисахариды и сахара. Распад углеводов протекает в несколько стадий с добавлением молекулы воды на каждом этапе. Ферменты микроорганизма определяют, какие углеводы он может расщеплять и до каких продуктов. В молоке происходит гидролиз дисахарида лактозы до составляющих его моносахаридов глюкозы и галактозы. Они могут быть подвергнуты полному распаду до углекислого газа СО₂ и воды (в случае окислительного метаболизма), но все же более часто происходит их сбраживание. В результате брожения могут образоваться органические кислоты (молочная, масляная и другие), спирты (этиловый, бутиловый и другие) и газы (водород, диоксид углерода и другие).

Наиболее важными видами брожения в молоке являются:

•Спиртовое сбраживание лактозы до спирта и газа. Например, лактозу подвергают распаду до этилового спирта и диоксида углерода. Спиртовое брожение обычно происходит в анаэробных условиях и в основном под действием дрожжей и плесеней

•Молочнокислое сбраживание лактозы до молочной кислоты. Этот процесс используют при получении сыра, йогурта и других молочнокислых продуктов

•Колиформное (при совместном действии кислоты и бутандиола) сбраживание лактозы с получением широкого разнообразия конечных продуктов – например, молочной, уксусной, янтарной и муравьиной кислот, бутандиола, этилового спирта, диоксида углерода и водорода

•Маслянокислое брожение в строго анаэробных условиях под действием бактерий Сlostridium. При этом брожении лактоза распадается до масляной кислоты, диоксида углерода, водорода и в некоторых случаях до бутилового спирта. Как правило, сбраживание углеводов в молоке приводит к получению кислоты (сквашивание) и иногда газа (в зависимости от применяемого микроорганизма).

Расщепление белков

Процесс расщепления белков называется протеолизом (proteolisis от греческого proteo – белок и lisis – расщепление). Основными ферментами, связанными с данным процессом, являются протеазы – например, ренин, пепсин и трипсин. Эти ферменты вызывают распад белков на пептиды,

Наиболее важными биохимическими и ферментными системами в молочных продуктах являются те, которые выполняют следующие функции:

• Расщепление углеводов

• Расщепление белков

• Расщепление жиров

• Расщепление лецитина

• Окрашивание

• Образование слизи или шляма

• Образование ароматообразующих веществ

• Восстановление кислорода

• Инициирование заболеваний

Расщепление углеводов происходит в результате:

• Гидролиза

• Спиртового брожения

• Молочнокислого брожения

• Колиформного брожения

• Маслянокислого брожения

которые затем расщепляются различными пептидазами на более мелкие пептиды и свободные аминокислоты. Последние в свою очередь могут быть повторно использованы клетками для биосинтеза белков или подвергнуты дальнейшему расщеплению окислительным или ферментативным путем.

Белки содержат химические элементы, состоящие из С, Н, К, S, N, P. Распад белков поэтому приводит к образованию многочисленных кислот, спиртов, газов (водорода, диоксида углерода, сероводорода и аммиака) и других соединений. При этом распаде практически всегда образуется аммиак-соединение с основными свойствами, обладающее сильным запахом. Три аминокислоты – цистин, цистеин и метионин – содержат серу и при распаде выделяют соединение с резким запахом – сероводород.

Распад белков в жидком молоке проходит в две основные стадии, называется пептонизацией и состоит из:

• Свертывания (с образованием сладкого сгустка, в противоположность тому, что образуется при сквашивании или коагуляции молока сычужноподобными ферментами. Этот процесс является распространенным дефектом при хранении пастеризованного молока в теплом состоянии, называется сладким свертыванием)

• Протеолиза белков, приводящего к выделению аммиака, обладающего щелочными свойствами.

Степень содержания в сыре свободных аминокислот и аммиака является индикатором возраста и зрелости сыра по мере развития протеолиза. Голубой или созревающий с участками плесени сыр подвергается быстрому протеолизу с выделением большого количества аммиака.

Расщепление жиров

Процесс расщепления жиров под действием ферментов называется липолизом (lipolysis) от греческих корней lipo (означающего жир) и lysis (означающего распад). Основным ферментом, связанным с этим процессом, является липаза. Во времялиполиза жиры гидролизуются до глицерина и трех свободных жирных кислот. Некоторые из жирных кислот являются летучими и обладают резким запахом. Например, масляная кислота с характерным привкусом прогорклости.

Чистый жир стоек к микробиологическому распаду. Молочный жир в виде масла и сливок содержит белки, углеводы, минеральные вещества и т.п. и потому более восприимчив.

Многие бактерии и плесени, которые вызывают распад белков, подвергают окислительному расщеплению и жиры.

Расщепление лецитина

Лецитин, фосфолипид, находящийся в мембранах вокруг шариков жира, является химической комбинацией глицерина, двух жирных кислот, фосфорной кислоты и холина, представляющего собой органическое основание. Штаммы Bacillus cereus продуцируют ферменты (лецитиназы), гидролизующие лецитин до глицерида и фосфорилхолина. Мембраны шариков жира разрушаются, что дестабилизирует эмульсии жира – появляются хлопья или комочки, плавающие на поверхности молока или сливок. Сливки с таким пороком называют “разбитыми” сливками. Дальнейший распад холина до триметиламина приводит к появлению характерного рыбьего запаха и привкуса.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: