Питательная среда для молочнокислого стрептококка

Обновлено: 18.04.2024

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ БАКТЕРИАЛЬНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

Информация специализированная

Основной задачей технологии производства бактериальных препаратов на основе живых микроорганизмов заключается в обеспечении таких условий получения и переработки микробной массы, при которых в готовой продукции сохранилось бы максимальное число жизнеспособных клеток и не утрачивались бы их полезные свойства.

В зависимости от способа консервирования различают жидкие, замороженные и сухие бактериальные препараты

ЖИДКИЕ ПРОБИОТИКИ. В отличие от сухих, в жидких пробиотиках бактерии постоянно находятся в активном состоянии. Главное достоинство жидких пробиотиков заключается в том, что бактерии в них находятся в живой биологически активной форме. Свое благотворное воздействие они оказывают незамедлительно — сразу после приема препарата, что выгодно отличает жидкие пробиотики от аналогичных сухих препаратов.

Кроме живых бактерий, жидкие пробиотики содержат продукты их жизнедеятельности: весьма полезные для организма человека биологически активные вещества: незаменимые аминокислоты, органические кислоты, витамины, интерфероностимулирующие и иммуномодулирующие вещества. Указанные метаболиты синтезируются пробиотическими микроорганизмами не только в специально подобранной питательной среде, но и в иных пищевых средах, а также в кишечнике человека.

Жидкие пробиотики благодаря своим поистине уникальным лечебным, профилактическим, общеукрепляющим действиям охватывают практически все области медицины. Длительная апробация в ведущих клиниках во многих регионах России показала высокую эффективность их применения в гастроэнтерологии, проктологии, акушерстве и гинекологии, педиатрии, хирургии и травматологии, фтизиатрии, дерматовенерологии, онкологии, в спортивной медицине, косметологии, в гидроколонотерапии и других областях.

Жидкие пробиотики одинаково полезны и безопасны и для взрослых, и для детей. Жидкие пробиотики намного дешевле сухих препаратов (по количеству содержащихся в них живых бактерий), что объясняется отлаженными технологиями культивирования и отсутствием стадии сушки. Комплексное использование жидких пробиотиков дает возможность более результативно стабилизировать микрофлору кишечника, обмен веществ и укрепить иммунитет.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦИКЛ ПОЛУЧЕНИЯ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ

Цикл получения бакконцентратов состоит из приготовления питательной среды и инокулята, накопления биомассы бактерий, выделения и концентрирования биомассы.

Анализ технологии производства бактериальных препаратов показал, что перспективным является совершенствование первых – базовых этапов, которые должны лечь в основу разработки последующих стадий. Поэтому важное значение имеет этап накопления биомассы микроорганизмов, эффективность которого в большей степени зависит от условий культивирования и активности посевного материала.

Одним из наиболее распространенных приемов интенсификации роста бактерий является оптимизация состава питательных сред. Идеальный бактериальный препарат должен готовиться с использованием стандартной питательной среды.

Молочнокислые бактерии различаются по потребности в стимуляторах роста, в связи с этим предложены различные питательные среды для выращивания мезофильных, термофильных молочнокислых стрептококков и ацидофильных палочек. В качестве источника углерода они могут использовать моно- и дисахариды, органические кислоты. На обычных питательных средах они не развиваются, а растут на средах с добавлением аминокислот, гидролизатов белков мяса, лактоальбумина, казеина, различных видов муки. Положительно влияет на рост микроорганизмов добавление кукурузы, моркови, картофеля, дрожжевого автолизата, а так же некоторые пептиды, пурины, жирные кислоты.

Размножение бифидобактерий обусловлено наличием факторов роста. Многие виды нуждаются в биотине, пантотеновой кислоте, цистеине, аминосахарах, коферменте А, олигосахарах, некоторых ненасыщенных жирных кислотах и др. В синтетических средах бифидобактериям для роста необходимы железо, магний, фосфаты, хлориды калия и натрия, в некоторых случаях марганец.

Молоко как среду накопления клеток молочнокислых бактерий, без специальной предварительной обработки использовать невозможно из-за коагуляции белков, что очень затрудняет отделение клеток. В связи с этим были проведены многочисленные исследования по использованию для накопления биомассы жидкой среды, состоящей из стандартных компонентов, а также молочной сыворотки с добавлением необходимых факторов роста. В качестве стимуляторов роста различными авторами было рекомендовано использовать дрожжевой автолизат, кукурузный экстракт, микроэлементы.

При культивировании анаэробных микроорганизмов необходимы компоненты для уплотнения среды. В большинстве случаев для этих целей применяют агар-агар. В качестве альтернативного решения, для снижения затрат и повышения функциональных характеристик готового продукта, представляется возможным частичная или полная замена агара на полисахариды растительного происхождения со способностью к гелеобразованию.

В процессе производства бактериальных препаратов важным этапом является культивирование микроорганизмов. Основными факторами, ограничивающим рост микроорганизмов в периодических процессах являются исчерпание питательных сред и накопление в культуральной среде токсических продуктов метаболизма. Поэтому в микробиологической практике находят режимы дробной подачи некоторых субстратов в зону роста.

Однако проблема сохранения жизнеспособности и основных свойств микробов при производстве бактериальных препаратов состоит не только в подборе комплекса питательных веществ для их роста. Важную роль при этом отводится условиям культивирования бактерий.

Немаловажную роль для роста бактерий играют буферные свойства среды. Для поддержания оптимальной для роста буферной емкости среды используют натриевые или калиевые соли лимонной, фосфорной или уксусной кислот.

Следующим необходимым этапом при получении бактериальных препаратов является отделение биомассы от культуральной среды. Для этой цели используют сепараторы или бактофуги. При этом эффект выделения бактериальных клеток из культуральной жидкости определяется формой клеток, плотностью питательной среды, режимом бактериотделения.

Существенно влияет на активность полученных препаратов и на их стойкость продолжительность выращивания клеток перед их отделением.

Многие исследователи рекомендуют отделять клетки в конце логарифмической, перед началом стационарной фазы роста, что обеспечивает максимальный выход клеток и их стойкость. Затем в зависимости от выбранного способа консервирования биомассы производится розлив во флаконы и хранение, замораживание или высушивание.

Необходимо отметить, что спектр видов бактериальных препаратов, постоянно расширяется. Это связано со стремлением улучшить органолептические свойства продуктов, повысить их функциональные качества.

Одним из перспективных направлений является разработка новых поливалентных и комбинированных препаратов с иммобилизованными пробиотическими бактериями различных таксономических групп. Пока выпускаются только два сорбированных пробиотика бифидумбактерин форте и пробифор, представляющих собой высушенную микробную массу живых бифидобактерий, иммобилизованных на активированном угле. Механизм терапевтического действия этих препаратов отличается тем, что искусственно созданные сорбированные на частичках угля микроколонии бифидобактерий находятся в ином физико-химическом состоянии, что обеспечивает более интенсивное их взаимодействие с пристеночным слоем слизистой кишечника и заселение кишечника бифидобактериями, что существенно повышает их антагонистическую активность.

Поиск и применение новых технологических приёмов для повышения функциональных показателей пробиотиков является одной из главных задач биотехнологии. В настоящее время наряду с биологической активностью ингредиентов для создания препаратов необходимо оценивать и источник их выделения. Применение натуральных пищевых волокон состоящих в комплексе с биологически ценными веществами для стимулирования активности и жизнеспособности бифидобактерий позволит повысить пробиотические свойства бактериального концентрата и их устойчивость при технологической обработке и длительном хранении.

Некоторые технологии получения бакконцентратов:

Основным недостатком распространенных пробиотических заквасок бифидобактерий (пропионовокислых бактерий) является то, что для их активизации требуются сложные питательные среды, и они не ферментируют молоко с образованием сгустка (геля), а только обогащают продукт бифидобактериями (пропионовокислыми бактериями), а для получения кисломолочного продукта используются дополнительно молочнокислые бактерии (термофильный стрептококк или кефирная закваска). Совместное культивирование данных микроорганизмов снижает пробиотические свойства кисломолочных продуктов.

Уникальность предлагаемых нашей компанией пробиотических заквасок (как промышленного так и домашнего применения) заключается в способности пробиотических микроорганизмов ( бифидобактерий и пропионовокислых бактерий ) ферментировать молоко и пищевые среды без использования традиционных заквасочных культур – молочнокислых бактерий, к которым как известно относятся бактерии родов Lactobacillus и Streptococcus. Все это стало возможным благодаря инновационному методу активизации пробиотических культур в молоке с получением высокой ферментативной активности микроорганизмов, что в обычных условиях невозможно добиться из-за слабой энергии роста и кислотообразования.

В молоке пропионовокислые бактерии развиваются медленно и свертывают его обычно через 5—7 дней (если говорить о т.н. кислотном свертывании). Однако предельная кислотность, образуемая в молоке пропионовокислыми бактериями, довольно высокая — 160—170° Т, т. е. значительно выше кислотности, образуемой молочнокислыми стрептококками. Но речь идет именно об энергии (динамике). Бифидобактерии , например, также очень медленно развиваются в молоке. Разработанный метод позволил повысить указанные энергетические характеристики пробиотических культур при сквашивании молока, в результате чего динамика роста биомассы бактерий (т.е. рост бактерий и их размножение) и кислотообразования увеличилась. В этом и состоит главная инновационность предлагаемых бактериальных заквасок, которая дает преимущество перед всеми известными пробиотическими заквасками.

Суть преимущества представленных бактериальных концентратов заключается в том, что при ферментации молока (или иной пищевой среды) нашими пробиотиками происходит его максимальное обогащение витаминами, аминокислотами, ферментами и др. полезными веществами, что невозможно было бы добиться при обычном обогащении молока пробиотическими микроорганизмами (т.е. без разработанного метода их активизации в молоке), а также и при совместном культивировании с молочнокислыми бактериями, для которых указанные продукты метаболизма (полезные вещества) являются пищей для активного роста. Тем самым, молочнокислые бактерии просто мешали бы качественному насыщению пищевых продуктов, ферментируемых пробиотическими микроорганизмами (бифидо- и (или) пропионовокислыми бактериями), полезными нутриентами.

Иными словами, при совместном использовании в производстве, молочнокислые бактерии не дают пробиотическим бактериям (бифидо- и пропионовокислым) качественно обогатить кисломолочные продукты полезными веществами, потому что расходуют эти же вещества (витамины, аминокислоты, ферменты) для собственного роста.

Конечно, бифидо- и пропионовокислые бактерии также нуждаются в определенных питательных веществах, необходимых для их развития и роста, но в значительно меньшей степени, чем т.н. гомоферментативные молочнокислые бактерии, речь о которых пойдет ниже. Заявленные преимущества наших заквасок вытекают из особенностей молочнокислого брожения:

БРОЖЕНИЕ (ФЕРМЕНТАЦИЯ)

Брожение (ферментация), процесс анаэробного (без доступа молекулярного кислорода) расщепления органических веществ, преимущественно углеводов, происходящий под влиянием микроорганизмов или выделенных из них ферментов. В ходе Брожения в результате сопряженных окислительно-восстановительных реакций освобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности микроорганизмов, и образуются химические соединения, которые микроорганизмы используют для биосинтеза аминокислот, белков, органических кислот, жиров и так далее. Одновременно накапливаются конечные продукты брожения: органические кислоты (молочная, уксусная, янтарная и др.), спирты (этиловый, бутиловый и др), ацетон, СО₂, H₂.

Типы брожения классифицируют как раз по основным (конечным) образующимся продуктам и различают брожение спиртовое, молочнокислое, маслянокислое, пропионовокислое , ацетоно-бутиловое, ацетоно-этиловое и др. виды.

МОЛОЧНОКИСЛОЕ БРОЖЕНИЕ

ПОТРЕБНОСТЬ В ФАКТОРАХ РОСТА

Как известно, молочнокислое брожение вызывается бактериями родов Lactobacillus и Streptococcus (лактобациллы и стрептококки). То есть при традиционном производстве кисломолочной биопродукции для процессов сквашивания сырья обязательно применяют различные лактобактерии, термофильные стрептококки. (прим.: в т.ч., применительно к данной теме, используют кефирную закваску и др. кислотообразующие микроорганизмы). Молочнокислые бактерии грамположительны, не образуют спор (за исключением Sporolactobacillus inulinus) и в подавляющем большинстве неподвижны. Все они используют в качестве источника энергии углеводы и выделяют молочную кислоту.

БОЛЬШИНСТВО МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ ОБРАЗУЕТ ПРАКТИЧЕСКИ ТОЛЬКО ОДНУ МОЛОЧНУЮ КИСЛОТУ, КОТОРАЯ СОСТАВЛЯЕТ НЕ МЕНЕЕ 90% ВСЕХ ПРОДУКТОВ БРОЖЕНИЯ. ТАКИЕ БАКТЕРИИ ЯВЛЯЮТСЯ ГОМОФЕРМЕНТАТИВНЫМИ.

К гомоферментативным бактериям относятся: Стрептококк молочный Streptococcus lactis, Сливочный стрептококк Streptococcus cremoris, Болгарская палочка Lactobacterium bulgaricum, Ацидофильная палочка Lactobacterium acidophilum и др. Основным полезным свойством молочнокислых бактерий является подавление гнилостной микрофлоры.

Справедливости ради отметим, что отдельно выделяют так называемые гетероферментативные молочнокислые бактерии , для которых, в отличие от гомоферментативных, молочная кислота не является главным продуктом брожения. Например бифидобактерии Bifidobacterium bifidum относятся к таковым, считаются выраженными пробиотическими микроорганизмами и также нуждаются в определенных факторах роста (к таким бифидус-факторам, например, относят олигосахариды). О факторах роста см. ниже.

Молочнокислые бактерии способны только к брожению; они не содержат гемопротеинов, таких, как цитохромы и каталаза (прим.: каталаза – антиоксидантный фермент , который в частности могут продуцировать пропионовокислые бактерии ).

Как известно, по типу питания бактерии делятся на автотрофные, способные синтезировать органические вещества из неорганических, и гетеротрофные, питающиеся готовыми органическими веществами. Иными словами, помимо элементов минерального питания и источников углерода и энергии многие бактерии нуждаются еще в некоторых дополнительных веществах, называемых ФАКТОРАМИ РОСТА. Эти вещества входят в основной состав клетки, но некоторые микроорганизмы не способны их синтезировать сами.

ТО ЕСТЬ ЕЩЕ ОДИН ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЙ ПРИЗНАК МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ - ЭТО ИХ БОЛЬШАЯ ПОТРЕБНОСТЬ В РОСТОВЫХ ВЕЩЕСТВАХ.

Ни один представитель этой группы не может расти на среде с глюкозой и солями аммония. Большинство нуждается в ряде витаминов, преимущественно группы В : (лактофлавине (рибофлавин, витамин B2), тиамине (витамин В1), пантотеновой (витамин В5), никотиновой (ниацин, витамин PP, витамин B3) и фолиевой кислотах (витамин В9) , биотине (витамин Н, витамин B7, кофермент R)) и аминокислот , а также в пуринах и пиримидинах. Культивируют эти бактерии преимущественно на сложных средах, содержащих относительно большие количества дрожжевого экстракта, томатного сока, молочной сыворотки и даже крови.

ВЫВОДЫ О ПРЕИМУЩЕСТВЕ ФЕРМЕНТАЦИИ МОЛОКА БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

Именно поэтому, ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАЧЕСТВЕННОГО ПРОБИОТИЧЕСКОГО КИСЛОМОЛОЧНОГО ПРОДУКТА совместное использование бифидобактерий (или пропионовокислых бактерий ) и гомоферментативных молочнокислых бактерий (как кислотообразующих) на сегодняшний день уже не является актуальным, т.к. разработанный способ активизации указанных пробиотических микроорганизмов в молоке без дополнительных стимуляторов роста позволяет получать высококачественные кисломолочные биопродукты, максимально обогащенные полезными веществами, которые в свою очередь уже не расходуются для роста заквасочных молочнокислых бактерий.

Предлагаемые бактериальные концентраты ( закваски для молочной промышленности и домашние закваски ), по функциональным качествам получаемых на их основе кисломолочных витаминизированных продуктов , сегодня не имеют аналогов и способны составить достойную конкуренцию любым мировым брендам в данной биотехнологической отрасли.

Дополнительная информация о молочнокислых бактериях

ГОМОФЕРМЕНТАТИВНЫЕ МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ, ПРОДУЦИРУЮЩИЕ ПРАКТИЧЕСКИ ОДНУ ТОЛЬКО МОЛОЧНУЮ КИСЛОТУ

К гомоферментативным молочнокислым бактериям относятся следующие виды:

Стрептококк молочный Streptococcus lactis. Клетки его овальной формы, соединены попарно или в короткие цепочки. Оптимальная температура 30—35° С. Вызывает скисание молока, в котором накапливается около 0,8—1,0% молочной кислоты.

Сливочный стрептококк Streptococcus cremoris — шаровидные клетки, соединенные в цепочки. Оптимальная температура роста 25—30° С. По кислотообразующей активности он подобен стрептококку молочному.

Болгарская палочка Lactobacterium bulgaricum, выделенная И. И. Мечниковым из болгарской простокваши, представляет собой длинную палочку, растущую при температуре 40—48° С. Образует в молоке до 3—3,5% молочной кислоты.

Ацидофильная палочка Lactobacterium acidophilum, выделена из экскрементов грудных детей и молодых животных. По форме и действию сходна с болгарской палочкой. Оптимальная температура роста 40° С.

Зерновая термофильная палочка Thermobacterium cereal (Lactobacterium delbr?ckii) — длинные клетки с температурным оптимумом 48—52°С, накапливают до 2,2% молочной кислоты. Сбраживает растительное сырье, в молоке не развивается. Lactobacterium plantarum — небольшая палочка, способная к удлинению (иногда образует цепочки). Этот вид накапливает около 0,9—1,2% молочной кислоты. Сбраживает растительное сырье. Развивается при квашении овощей, консервируя их, а в сахарном, спиртовом и других производствах является вредителем.

Огуречная палочка Lactobacterium cucumeris fermentati короткая палочка, часто соединенная попарно или в виде цепочки, накапливает около 1 % молочной кислоты при температуре 35° С.

ГЕТЕРОФЕРМЕНТАТИВНЫЕ МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ

Представителями гетероферментативных молочнокислых бактерий являются вариабельные по форме бифидобактерии из рода Bifidobacterium (B. bifidum) и кокковые из рода Leиconostoc (L. mesenteroides), Lactobacillus brevis, Bacterium coli и др. Некоторые гетероферментативные молочнокислые бактерии (например, Lactobacterium pentoaceticum) могут сбраживать пентозы с образованием молочной и уксусной кислот, что имеет место при силосовании кормов. Накапливающиеся при этом кислоты предохраняют силос от порчи.

См. дополнительно:

Будьте здоровы!

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

Питательная среда Редди для количественных исследований и дифференциации молочнокислых стрептококков (Lactococcus lactis ssp.) не требует создания углекислой атмосферы, при этом дает более быстрые результаты культивирования

Функциональное назначение

Пропись предложена Reddy и соавт., модифицирована Mullan и Walker. Рекомендована АРНА для дифференциации молочнокислых стрептококков.
Культуры Lactococcus lactis ssp. cremoris и Lactococcus lactis ssp. diacetylactis используют в качестве закваски в молочной промышленности. Они отличаются по способности к гидролизу аргинина и утилизации цитрата. Колонии ферментирующих лактозу микроорганизмов окрашиваются в желтый цвет. Колонии Lactococcus lactis в результате образования кислоты вначале окрашиваются в желтый цвет, но позже, по мере образования аммиака из аргинина, они приобретают лилово-фиолетовый цвет. Lactococcus lactis ssp. diacetylactis образуют больше аммиака, нежели Lactococcus lactis. Вокруг колоний лактококков, утилизирующих цитрат, формируется прозрачная зона. Для количественного исследования готовят десятикратные разведения и материал засевают газоном на чашки с агаром. Через 36-40 ч инкубирования при 32ºС подсчитывают желтые колонии Lactococcus lactis ssp. cremoris. Чашки продолжают инкубировать в течение 4 дней, после чего подсчитывают общее количество колонии, а также колонии с прозрачными зонами (Lactococcus lactis ssp. diacetylactis). Для получения количества Lactococcus lactis в смешанной популяции вычитают из общего количества колоний те, которые образованы соответствующим подвидом

Технические характеристики