ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ГРУПП МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Главная     Книги по виноделию     Микробиология виноделия Н. И. Бурьян Л. В. Тюрина

 поиск по сайту     

 

 

 

 

содержание   ..  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..

 

 

МОЛОЧНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ

ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ГРУПП МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Схемы классификации. Изучение процессов, вызываемых молочнокислыми бактериями в вине, должно проводиться после предварительного таксономического исследования и определения видовой принадлежности бактерий-возбудителей. Без таксономической идентификации бактерий даже тщательные технологические и биохимические исследования не смогут установить закономерностей в жизнедеятельности бактерий и воспроизвести их. Поэтому все работы в этой области прежде всего начинаются с изолирования из вин чистых культур молочнокислых бактерий и определения их вида.

Первую научную систему классификации молочнокислых бактерий разработал Орла-Иенсен в 1919 г.

Швейцарские исследователи Г. Мюллер-Тургау и А. Остервальдер подробно изучили химические изменения в больных  винах, выделили возбудителей заболевания, изучили их морфологические, культуральные и биохимические свойства и присвоили им видовые названия Bact. mannitopoeum, Bact. gracile, Bact. intermedium, Micrococcus acidovorax, Micrococcus variococcus. Перечисленные названия были даны, однако, произвольно, без сопоставления с известными, уже описанными видами. В современных учебниках по технологии и микробиологии виноделия приводятся описания и названия этих микроорганизмов, которые при критическом рассмотрении являются в лучшем случае синонимами известных ранее.

Е. И. Квасников обосновывает необходимость сравнительного подхода к изучению молочнокислых бактерий, выделенных из различных природных субстратов [68, 73].

Большой вклад в изучение молочнокислых бактерий вина и их классификацию сделан группой ученых винодельческой стандии в Бордо (Франция) под руководством Э. Пейно [295, 300, 315]. Ими изучено более 700 штаммов молочнокислых бактерий, выделенных из вин, и установлено соответствие признаков бактерий, описанных Г. Мюллером-Тургау и А. Остервальдером, вновь выделенным бактериям, идентифицированным по современным системам.

В табл. 33, составленной 3. Д. Рабинович по работам Э. Пейно, приведены возбудители заболеваний вина, идентичные по своим признакам и свойствам ранее описанным.

Таким образом, молочнокислые бактерии вина, описанные Г. Мюллером-Тургау и А. Остервальдером, нашли место в общей системе классификации молочнокислых бактерий и должны именоваться согласно номенклатуре, принятой в настоящее время. Исключение составляет Bact. tartarophtorum, описание которой не удалось идентифицировать ни с одним из выделенных штаммов. Э. Пейно считает, что свойство разлагать винную кислоту, положенное в основу характеристики данного вида, присуще также молочнокислым бактериям других видов и не может считаться основным видовым признаком.

В последние годы было предложено много новых схем и принципов классификаций.

Кроме общепринятых методов изучения морфологических, культуральных и физиологических свойств в качестве диагностических признаков учитывают потребность молочнокислых бактерий в витаминах, инфракрасные спектры поглощения, химический состав клеточных оболочек бактерий, серологические свойства, данные хроматографического изучения свободных аминокислот и другие методы [185].
 

Таблица 33

Видовое название молочнокислых бактерий по данным

Основные свойства вида

Мюллера-Тургау и Остервальдера

Пейно

Micrococcus variococcus

Pediococcus cerevisiae

Гомоферментативные кок­ки , не сбраживающие пентоз

Micrococcus acidovorax

Pediococcus cerevisiae

То же

Bact. intermedium

Lactobacillus hilgardii

Гетероферментативные па­лочки , сбраживающие ксилозу, не сбражи­вающие арабинозу

Bact. mannitopoeum

Lactobacillus brevis

Гетероферментативные палочки, сбраживаю­щие пентозы

Bact. gracile

Leuconostoc gracile

Гетероферментативные кокки, не сбраживаю­щие пентоз

Bact. tartarophtorum

He соответствует какому- либо виду современной классификации

Палочки, разлагающие винную кислоту

 

Подробный анализ имеющихся схем классификаций молочнокислых бактерий проведен Е. И. Квасниковым и О. А. Нестеренко в монографии [73]. Схема классификации, предложенная для молочнокислых палочек английскими исследователями М. Рогозой и М. Шарп, признана европейскими микробиологами наиболее удовлетворительной [317].

Род Lactobacillus. К роду молочнокислых бактерий Lactobacillus относятся грамположительные неветвящиеся палочки, неподвижные, не восстанавливающие нитратов в нитриты, не образующие каталазы, сбраживающие углеводы с образованием молочной кислоты. Они характеризуются сложными потребностями в источниках питания, слабой дыхательной активностью, незначительным воздействием на белки и жиры, относительно кислотоустойчивы (способны расти при pH 3,8 и ниже), развиваются в анаэробных условиях.

До настоящего времени общепринятым является разделение рода лактобацилл на три подрода, проведенное Орла-Иенсеном: Thermobacterium объединяют гомоферментативные бактерии, которые развиваются при высоких температурах; Streptobacteri-um — гомоферментативные, развивающиеся при температурах 15—30°С; Betabacterium — гетероферментативные бактерии.

Для определения вида молочнокислых бактерий в литературе описан 41 тест [70]: рост при температуре 15 и 45°С и в присутствии 0,4% типоля, характер роста в лакмусовом молоке, предельное кислотообразование в молоке, конфигурация образуемой молочной кислоты, образование зерен волютина, образование .аммиака из аргинина и углекислого газа из глюкозы и цитратов, гидролиз эскулина, сбраживание арабинозы, ксилозы, рам-нозы, фруктозы, маннозы, галактозы, сорбозы, а-метил-D-ман-нозида, а-метил-D-глюкозида, мальтозы, лактозы, сахарозы, трегалозы, целлобиозы, мелибиозы, рафинозы, мелезитозы, инулина, декстрина, гликогена, крахмала, глицерина, эритрита, адо-нита, маннита, дульцита, сорбита, инозита, салицина, амигда-лина.

А. А. Ленцнер, М. А. Тоом и сотр. [132] отобрали 16 тестов, диагностическая ценность которых, по их мнению, достаточна для определения вида лактобацилл. В табл. 34 приведены физиолого-биохимические свойства некоторых видов молочнокислых бактерий и видовая характеристика палочковидных бактерий, составленная ими с учетом общепризнанных схем классификации.

Согласно схеме классификации М. Рогозы и М. Шарп [317], гетероферментативные палочки L. buchneri отличаются от L. brevis сбраживанием мелезитозы, L. fermenti отличаются от других

 

 

 

 

 

 

гетероферментативных палочек тем, что не растут при температуре 15°С, а растут при 45°С. Гомоферментативные палочки L. plantarum отличаются от гетероферментативных сбраживанием целлобиозы, рамнозы, мелезитозы, маннозы и другими признаками (рис. 32 и 33).

Французские исследователи [266, 315] предлагают и следующим образом обосновывают необходимость введения специфической классификации молочнокислых бактерий для энологиче-ской бактериологии. Сбраживание мелезитозы, целлобиозы, рафинозы и других сахаров для энологии не имеет большого практического значения. Гораздо важнее отношение бактерий к сахарам, распространенным в винных средах, таким, как арабиноза и ксилоза.

Функция сбраживания пентоз у кокков и палочек заслуживает особого внимания. Оказывается, что кокки чрезвычайно редко сбраживают ксилозу, но еще реже палочки сбраживают ара-бинозу. Также немногочисленны кокки, которые сбраживают обе эти пентозы, и палочки, которые не сбраживают ни одну из пентоз.

Таким образом, обнаруживается параллелизм между формой клеток и некоторыми функциями брожения. Эти наблюдения придают большую ценность тестам сбраживания пентоз. В связи с этим предложен для дифференциации молочнокислых палочек пентозный тест, который взят за основу в системе классификации Вогна. Для энологической классификации предложен и второй тест — сбраживание лимонной кислоты.

В табл. 35 приведена классификация молочнокислых бактерий вина на основании пентозного теста и сбраживания лимонной кислоты [315].

Таким образом, по энологической классификации имеется две разновидности L. plantarum: гомоферментативные бактерии,

сбраживающие пентозы и разлагающие лимонную кислоту, и бактерии, разлагающие лимонную кислоту и не сбраживающие пентоз. Такая характеристика бактериальных видов удобна для практического виноделия.

Род Pediococcus. К роду Pediococcus относятся грамположи-тельные, неспорообразующие, неподвижные кокки, располагающиеся единично, парами, кучками (см. рис. 36), тетрадами, но никогда цепочками; микроаэрофильные или анаэробные, часто требующие присутствия С02 для роста, образующие D (—) молочную кислоту или смесь кислот D (—) и L ( + ), не восстанавливающие нитраты и нитриты, не разжижающие желатину, в основном не образующие каталазу, гомоферментативные. Некоторые штаммы продуцируют слизь из сахарозы [73].
 

 

 

 

 

В вине встречается вид Pediococcus cerevisiae — гомоферментативные кокки, не сбраживающие пентоз. Этот вид анаэробен и требует для своего роста присутствия углекислого газа. Всегда сбраживает глюкозу, фруктозу, маннозу, целлобиозу, трегалозу.

Гомоферментативные кокки, сбраживающие пентозы, относятся к виду Pediococcus pentosaceus.

 

Род Leuconostoc.

 Бактерии рода Leuconostoc относятся к гетероферментативным коккам, имеющим удлиненную яйцевидную форму; располагаются единично, парами или короткими цепочками (рис. 34, 35). Особенностью лейконостоков является неспособность их образовывать из аргинина аммиак, как правило, они не имеют каталазы. При сбраживании углеводов наряду с молочной кислотой образуют С02, этиловый спирт и летучие кислоты; некоторые штаммы образуют маннит из фруктозы. Растут при температуре 10°С, но не при 45°С [73].

Энологический интерес представляет отношение гетероферментативных кокков к пентозам, которые сбраживаются преимущественнее гексоз. Брожение сахарозы и гексоз часто ослабленное и эта черта стабильная, не адаптивная. Предлагается различать варианты вида Leuconostoc oenos (см. табл. 35) по классификации молочнокислых бактерий вин, приведенной выше [315].

Характеристика вида Leuconostoc oenos: гетероферментатив-ные кокки, располагающиеся в виде цепочек, грамположительны, развиваются при pH ниже 5,0 и даже ниже 4,0; микроаэро-фильны или анаэробны, сбраживают глюкозу, иногда сахарозу, редко — рафинозу. Пентозы (арабиноза и ксилоза) сбраживаются обе или одна из них. Яблочная кислота сбраживается при низком pH, сбраживается лимонная кислота. При потреблении сахаров образуется D (—)-молочная кислота. Leuconostoc oenos выделяется из вин при яблочно-молочном брожении, реже — из испорченных вин.

Э. Пейно [297] приводит следующее описание вида Leuconostoc gracile: грамположительные кокки, располагающиеся иногда в виде цепочек, развивающиеся при pH ниже 5,0 и даже ниже 4,0, гетероферментативные, микроаэрофильны или анаэробны. Кроме глюкозы и фруктозы ферментируют лишь немногие сахара. Иногда сбраживают сахарозу, редко мальтозу, в исключительных случаях — лактозу. Не сбраживают арабинозу, ксилозу, рамно-зу. Яблочную кислоту сбраживают при низких значениях pH, всегда разлагают лимонную кислоту. При потреблении сахаров образуется молочная кислота D (—). Leuconostoc gracile изолируется из вин при яблочно-молочном брожении.

По мнению ряда авторов [223, 297, 304, 306], Leuconostoc gracile совершенно идентичен виду Bact. gracile, описанному Г. Мюл-лером-Тургау и А. Остервальдером в 1913 г.

Классификация молочнокислых бактерий, изолированных из вин, выполнена во многих винодельческих районах мира. Проведено определение видового состава молочнокислых бактерий и в нашей стране. По наблюдениям Л. С. Юстратовой [230], из вин Молдавии наиболее часто выделяются гомоферментативные палочки, реже гетероферментативные палочки. Г. Ф. Кондо [79] в молдавских винах неоднократно найдены молочнокислые кокки.

Выделение в чистую культуру и таксономическое определение молочнокислых бактерий из армянских вин проведено Э. О. Петян [138] и Б. П. Авакяном [2]. Определен видовой состав молочнокислых бактерий в винах Крыма (Южный берег, предгорная и степная части), в винах Кировабадского района Азербайджанской ССР и в некоторых винах Одесской области. Выделенные штаммы молочнокислых бактерий принадлежали к го-моферментативным палочкам Lactobacillus plantarum и коккам Pediococcus cerevisiae и гетероферментативным палочкам Lactobacillus brevis и L. buchneri и коккам Leuconostoc gracile и Leuconostoc oenos. В табл. 36 приведен количественный состав выделенных культур по районам и соотношение биохимических групп бактерий. Из приведенных данных видно, что наиболее распространены в исследованных винах гетероферментативные палочки и гетероферментативные кокки. Гомоферментативные палочки и кокки встречались реже. Для сравнения в таблице приведены также данные, полученные Э. Пейно в основном при анализе французских вин [150].
 

 

В других винодельческих районах соотношение биохимических групп молочнокислых бактерий может быть, несомненно, иным. Не исключена возможность иного соотношения и в зависимости от состава вина, условий года, природных условий района.

Из работ, посвященных экологии молочнокислых бактерий в отдельных винодельческих районах страны, надо отметить исследования Р. Г. Гогоберидзе [47] грузинских вин и В. П. Журавлевой [60] туркменских вин.