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

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАЗВИТИЕ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

 Углеродное питание. Молочнокислые бактерии используют незначительные количества тех соединений, которые служат источником энергии. Основным источником энергии для молочнокислых бактерий являются моно- и дисахариды — глюкоза, лактоза, сахароза, мальтоза.

В качестве источника энергии и в конструктивном обмене они используют и органические кислоты — лимонную, яблочную, пи-ровиноградную, фумаровую и др. L. brevis в качестве источника углерода могут использовать уроновые кислоты — глюкуроно-вую и галактуроновую с образованием СО2, уксусной и молочной кислот [73]. В отсутствие сбраживаемых углеродсодержащих субстратов молочнокислые бактерии в качестве источника энергии утилизируют аминокислоты (глутаминовую кислоту, аргинин, тирозин), декарбоксилируя их с выделением С02. Полисахариды, как правило, молочнокислые бактерии не используют.

Многие молочнокислые бактерии нуждаются при развитии в наличии СО2, который они употребляют для биосинтеза белков, жирных кислот и др.

Азотное питание. По потребности в источниках азота молочнокислые бактерии можно разделить на три основные группы: нуждаются в сложном комплексе аминокислот (подрод Thermobacterium) ;

хорошо развивающиеся на цистеине и аммонийных солях (подрод Streptobacterium);

могут развиваться на аммонийных солях в качестве единственного источника азота (подрод Streptococcus).

Поскольку значительное число молочнокислых бактерий не способно синтезировать сложные органические формы азота, им необходимы питательные среды со сложными органическими формами азота — смесями аминокислот, гидролизатами белков (мяса, казеина, муки фасолевой, соевой, виковой), являющимися источниками пептонов, пептидов, различных аминокислот.

Витамины. Для развития молочнокислых бактерий, особенно для палочковидных форм, витамины являются необходимыми факторами [73].

Установлено, что все виды палочковидных бактерий нуждаются в пантотеновой кислоте, биотине, никотиновой кислоте, а гетероферментативные—еще и в тиамине. Не требуется им инозит, холин и n-аминобензойная кислота.

Количество пиридоксина (витамина В6), необходимое для развития молочнокислых бактерий, зависит от качественного и количественного аминокислотного состава среды, что является свидетельством определенной функции витамина Вб — катализ синтеза необходимых им аминокислот.

При наличии в среде олеиновой кислоты у L. fermenti утрачивается потребность в биотине [21].

Е. И. Квасников и О. А. Нестеренко, используя полную питательную среду, изучили большую коллекцию штаммов молочнокислых бактерий и установили зависимость между потребностью в витаминах и видовой принадлежностью штаммов.

Следует обратить внимание на то, что потребность молочнокислых бактерий в отдельных витаминах может изменяться от присутствия тех или иных аминокислот, жирных кислот и дезок-сирибозидов. Пуриновые основания влияют на потребность бактерий в n-аминобензойной кислоте; потребность в фолиевой кислоте значительно снижается, если используют среду, содержащую все известные аминокислоты, тимин (или тимидин) и пуриновые основания, которые синтезируются бактериями при участии фолиевой кислоты.

В винах витамины содержатся в количествах, необходимых для развития молочнокислых бактерий. Потребность молочнокислых бактерий в витаминах показана в табл. 40 [315].

Отчетливую стимуляцию роста молочнокислых бактерий, кроме аминокислот и витаминов, вызывает олеиновая кислота (до 4 мкг/мл), а также линолевая и линоленовая, которые могут заменять олеиновую кислоту; уксусная (до 40 мкг/мл) и лимонная кислоты; тимидин (до 2 мкг/мл) [21]. Для роста некоторых бактерий эффективны вещества с высокой восстановительной способностью, такие, как глутатион, аскорбиновая кислота [73].

Иногда пептиды стимулируют рост клеток молочнокислых бактерий более эффективно, чем свободные аминокислоты, к примеру, гистидиновый пептид по сравнению с гистидином.
 

Неорганические соединения. Для развития молочнокислых бактерий необходимы неорганические соединения — медь, железо, натрий, калий, фосфор, йод, сера, магний, марганец. Особенно важен марганец, который предохраняет клетки от автолиза [73].
 

Бактерии-кислотопонижатели нуждаются в присутствий комплекса минеральных веществ. Гетероферментативные кокки не развиваются в средах, лишенных путем ионообмена катионов металлов. Рост бактерий может быть вызван добавлением ионов К+ совместно с ионами Mg2+ или Мg2+. При содержании в среде Na+ совместно с К+ рост молочнокислых бактерий усиливается, в отсутствие ионов К+ усиление роста ион Na+ не вызывает. Ион Мg2+ расщепление яблочной кислоты увеличивает в 4 раза, Мg2+— на 50%.

Отмечено [333] положительное влияние на яблочно-молочное брожение стимуляторов роста, содержащихся в томатном соке. Наличие этого рода стимуляторов обнаружено и в других плодах и винограде, в красном больше, чем в белом, а в кожуре больше, чем в мякоти. Для выяснения природы этого фактора томатный сок был разделен физико-химическими способами на фракции. Исследования показали, что Мg оказывает такое же влияние, как томатный сок, и его заменяет. Из 71 штамма бактерий 63 нуждались в добавлении к основной среде томатного сока или иона Мg. Несмотря на несомненно стимулирующее влияние такого рода активаторов внесение их в вино вряд ли желательно, так как нарушает его натуральное сложение. Для стимуляции яблочно-молочного брожения могут быть применены приемы, свойственные технологическому процессу виноделия.

Кислород. Молочнокислые бактерии в отличие от аэробных, цитохромсодержащих, не имеют цитохромов, участвующих вдыхании, но они осуществляют активное окисление некоторых ве-174 ществ благодаря наличию флавопротеидных систем [51, 73]. Процесс окисления у молочнокислых бактерий часто связан с образованием перекиси водорода, подавляющей окисление. А некоторые из них могут вести процесс дальше, восстанавливая перекись до воды в присутствии окисляемых субстратов [335]. Максимум образования перекиси водорода наблюдается в логарифмической фазе роста культуры.

Отношение видов молочнокислых бактерий к аэрации среды различно и иногда противоположно., Так, строгий анаэробиоз, как правило, замедляет только начало развития гетероферментативных палочек; рост же гомоферментативных палочек явно снижает на 10%, а брожение на 23% [295]. Из кокковых форм, относящихся к гетероферментативным (Leuc. oenos), сбраживающие арабинозу достигают оптимального роста в анаэробных условиях, тогда как формы, не усваивающие пентозы, очень плохо развиваются в этих условиях [315].

Температура. В качестве основного критерия при классификации используется рост при температуре 15°С или при 45°С. Бактерии, изолированные из вин, не термофильны, не развиваются при температуре 45°С. Некоторые штаммы гомоферментативных молочнокислых бактерий могут развиваться при температуре 40°С в первые сутки. Оптимальной для развития молочнокислых бактерий признана температура 25°С. Однако кокковые формы в общем менее чувствительны к температуре, чем бактерии, и могут хорошо развиваться при температуре от 15 до 25°С. Результаты практики подтверждают эти сведения, поскольку яблочно-молочное брожение происходит при температуре 15°С и несколько медленнее при 10—12°С.
 

Спирты. Спирты обладают бактерицидным и бактериостатическим действием. Наибольшее бактерицидное действие этилового спирта наблюдается при концентрации 60—75% об.

Е. И. Квасниковым [69] и Э. О. Петян [137] изучено отношение к спирту нескольких тысяч штаммов молочнокислых бактерий как свежевыделенных из различных природных и производственных субстратов, так и коллекционных. Значительное количество штаммов молочнокислых палочковидных бактерий развивалось при концентрации этилового спирта (в % об.) 15—18, некоторые при 20 и 22 и даже при 24. Более низкие концентрации этилового спирта — 12—16% об. были предельными для кокковых форм.

Таким образом, приспособленность молочнокислых бактерий к развитию при высоких концентрациях этилового спирта является характерным свойством, присущим как гомо-, так и гетероферментативным формам. Так, из больных вин (сухих столовых и десертных) были выделены штаммы L. buchneri, которые развивались при содержании спирта 16—22% об. Значительной (до 23—25% об.) спиртоустойчивостью обладали штаммы, выделенные из резервуарного шампанского [67, 68]. Однако максимальная устойчивость к спирту проявляется на полноценных питательных средах, богатых аминокислотами и витаминами, и, наоборот, устойчивость к спирту значительно снижается на неполноценных питательных средах. Обогащение среды автолизатом дрожжей повышает спиртоустойчивость молочнокислых бактерий. Устойчивость бактерий к спирту также повышалась на 2% об. при длительном культивировании их с винными дрожжами.
 

Таблица 41

Э. Пейно и С. Домерк [299] приводят процентное соотношение штаммов бактерий, способных развиваться в присутствии максимального количества этилового спирта (табл. 41).

Температура повышает угнетающее действие спирта. L. buch-neri в средах без спирта развиваются при температуре 45°С, тогда как в присутствии спирта в количестве 16% об. они не развиваются уже при 36°С.

Наличие спирта в питательных средах способствует длительному выживанию бактерий. Установлена высокая продолжительность жизни молочнокислых бактерий в винах (в осветленных винах в течение 7 мес и более, в дрожжевых осадках сухих вин— свыше 4 лет) [69, 73].

Спирт у многих видов бактерий вызывает морфологические изменения, проявляющиеся в увеличении длины клеток. В хересных виноматериалах при пленочном методе хересования бактерии принимают вид длинных тонких изогнутых нитей.

Молочнокислые бактерии оказались менее устойчивыми к бутиловому спирту, чем к этиловому. Глицерин они хорошо усваивают [69, 73].

Величина pH. Большинство штаммов молочнокислых бактерий, развивающихся в винах, выдерживают кислотность среды, соответствующую pH 3,0—3,5; незначительный процент составляют кислотовыносливые штаммы, способные к развитию в вине при pH 2,9 [238].

Наибольшей кислотовыносливостью обладают гетероферментативные кокки, наименьшей — гетероферментативные палочки. Гомоферментативные палочки занимают промежуточное положение. 3. Д. Рабинович определила последовательность потребления молочнокислыми бактериями глюкозы, фруктозы и яблочной кислоты при низких значениях pH на солодовом сусле. Из данных, приведенных в табл. 42, следует, что гетероферментативные кокки при низких значениях pH среды потребляют сначала яблочную кислоту, не затрагивая сахаров, при более высоких pH — яблочную кислоту и фруктозу, при еще более высоких — яблочную кислоту, фруктозу и глюкозу одновременно [147, 153].

Гомоферментативные палочки потребляют сахара и кислоты в такой же последовательности, но при крайне низких значениях pH они не развиваются.

Гетероферментативные палочки начинают развиваться при более высоких значениях pH, причем потребляют яблочную кислоту одновременно с сахарами, либо только одни сахара, не затрагивая яблочной кислоты.

Таким образом, только гетероферментативные кокки являются наиболее пригодными для кислотопонижения высококислотных вин. Гомоферментативные бактерии несколько менее пригодны для этой цели, так как они менее кислотовыносливы. Гетероферментативные палочки приносят несомненный вред, так как развиваются в малокислотных винах, где используют одновременно яблочную кислоту и сахара, вызывая ненужный для этого вина процесс яблочно-молочного брожения и вредный процесс молочнокислого скисания.


 

Таблица 42

Гомоферментативные палочки

Гетероферментативные кокки

¹ Для опыта взято по 10 штаммов.

Таблица 43

Сернистый ангидрид. Бактерии очень чувствительны к сернистому ангидриду (SO2). Он ограничивает рост молочнокислых бактерий гораздо в большей степени, чем рост дрожжей. Через несколько минут контакта бактериальной суспензии с различными формами сернистой кислоты — свободной или связанной (пируватсернистая и альдегидсернистая кислота), введенной в среду в количестве 30 мг/л, — процент жизнеспособных клеток молочнокислых бактерий уменьшается (табл. 43) [300].