Вопрос 31. Пропионово-кислое и маслянокислое брожение. Возбудители, условия, химизм.

Пропионово-кислое брожение —это превращение сахара или молочной кислоты и ее солей в пропионовую и уксусную кислоты с выделением СО2 и Н2О в анаэробных условиях. Пропионово-кислые бактерии обитают в рубце и кишечнике жвачных животных (коров, овец), образуя там пропионовую и уксусную кислоты. Пропионовые бактерии не встречаются в молоке, их не удается выделить из почвы и природных вод. Для получения накопительной культуры этих бактерий питательную среду с лактатом и дрожжевым экстрактом инокулируют швейцарским сыром и инкубируют в анаэробных условиях. В швейцарский сыр, в созревании которого пропионово-кислые бактерии играют важную роль, определяя его вкус, они попадают с сычужным ферментом, который применяется в процессе приготовления сыра для свертывания молока. Сычужный фермент добавляют в виде водного экстракта из телячьих желудков, который содержит множество жизнеспособных пропионово-кислых бактерий. Возбудители: Существует несколько видов пропионово-кислых бактерий, из которых наиболее известным являются Propionibacterium freudenrcichii и его подвиды P. shermanii и P. acidipropionici. Бактерии рода Propionibacterium представляют собой грамположительные неподвижные палочки, не образующие спор. Условия: Растут при температуре 14...35 °С; при температуре 60...70 °С погибают. Для развития требуют органические азотистые соединения типа белка, набор аминокислот и т.д. Показатель рН среды ниже 4,5... 5,0. Химизм: При развитии пропионово-кислых бактерий в сырной массе молочная кислота, которая образовалась молочнокислыми бактериями, превращается в пропионовую и уксусную кислоты. Выделение СО2 вызывает образование сырных глазков — пустот, а пропионовая и уксусная кислоты обусловливают своеобразный острый вкус и аромат сыра. Если консистенция сырного теста частичная, то глазки образуются круглые, правильной формы. Если сырное тесто хрупкое, то глазки имеют неправильную форму. При попадании в сыр газообразующих бактерий в большом количестве выделяется водород, который образует трещины и вспучивание сыра. Propionibact. acidipropionid способен образовывать витамин В12. Эту культуру используют в микробиологической промышленности для получения этого витамина. Пропионовую кислоту получают нефтехимическим путем и лишь незначительное количество — биосинтетическим. Она используется как ингибитор плесневых грибов в пищевой промышленности, при хранении зерна и хлеба. В концентрации 0,5...1% пропионовая кислота задерживает рост плесневых грибов. Зерно, обработанное слабым раствором пропионовой кислоты, не плесневеет даже при повышенной влажности. Пропионовая кислота предотвращает плесневение хлеба. Ее вводят в хлеб вместе с тестом, для чего сначала готовят заквасочную культуру, в которую входят Propionibact. acidopronionici и Lactobact. brevis. Через трое суток культивирования закваски накапливается небольшое количество пропионовой, уксусной и молочной кислот. Эту закваску вносят в тесто. После выпечки хлеб содержит по 0,1 % пропионовой и уксусной кислот и 0,2 % молочной кислоты по отношению к массе муки. Это придает хлебу нежно-кислый вкус и предотвращает его плесневение.

Маслянокислое брожение — это сложный биохимический процесс превращения сахара маслянокислыми бактериями в анаэробных условиях с образованием масляной кислоты, диоксида углерода и водорода: Глюкоза -> масляная кислота + СО2 + Н2 + 63 кДж/моль. Масляная кислота является летучей жидкостью с очень неприятным запахом. Возбудители маслянокислого брожения широко распространены в природе и относятся к роду Clostridium (в дальнейшем Сl.), семейству ВасШасеае. Клетки грамположительные, палочковидные, форма клетки может изменяться в зависимости от условий среды. В молодом возрасте подвижны, имеют перитрихиальное жгутикование. Образует споры, диаметр которых бывает больше толщины клетки. Маслянокислые бактерии являются облигатными анаэробами, однако существуют все переходные формы: от строгих анаэробов (Cl. pasteurianum, Cl. kluyveri) до почти аэротолерантных (Cl. hisfolyticum, Cl. acetobutylicum ]. Условия: Оптимальная температура роста 30... 40 "С, но есть термофильные виды с оптимальной температурой 60...75°С (Cl. thermoaceticum, Cl thermohydrosulfucicum). Клостридии растут при нейтральной или щелочной реакции среды, поэтому нежелательный рост маслянокислых бактерий, например в квашеной капусте, силосе, фруктовых консервах, сырых колбасах, можно полностью подавить, если продукт подкислить. Клетки клостридий образуют специфическое запасное вещество — гранулезу в виде гранул. Химизм: Прототипом брожения, осуществляемого клостридиями, можно считать сбраживание глюкозы Cl. butyricum и Сl acetobutylicum с образованием масляной и уксусной кислот, бутанола, этанола, ацетона, СО2 и Н2. Выход продуктов варьирует в зависимости от условий брожения. Для получения масляной кислоты в промышленном масштабе используют крахмалсодержащее сырье: картофель, зерновые и др. Крахмал гидролизуют 0,4...0,5%-ной серной кислотой. После нейтрализации среды известью и добавления азотсодержащих веществ в питательную среду вносят маслянокислые бактерии. Масляная кислота представляет собой бесцветную жидкость с неприятным запахом, слабые растворы этой кислоты обладают специфическим сырным запахом. Эфиры масляной кислоты обладают приятными ароматами: метиловый имеет яблочный аромат, ггюговый — грушевый, амиловый — ананасовый. Эфиры масляной кислоты как ароматические вещества используют в кондитерской и парфюмерной промышленности, при изготовлении фруктовых напитков. Маслянокислые бактерии широко распространены в природе, особенно в почве, илистых отложениях на дне водоемов, в скоплениях разлагающихся растительных остатков. Cl. pasteurianiim описан С.Н.Виноградским как фиксатор атмосферного азота. Cl. lelsineum образует фермент пектиназу и энергично разлагает пектиновые вещества.