Маслянокислое брожение микробиология кратко
Обновлено: 04.07.2024
Важнейшими биохимическими процессами, вызываемыми микроорганизмами, являются различные виды брожения - спиртовое, молочнокислое, маслянокислое, пропионовокислое и др.
Брожение - это анаэробное разложение углеводов на конечные продукты, которые более не разлагаются. Этот процесс происходит без участия молекулярного кислорода. У различных микроорганизмов продукты брожения различны и зависят в основном от набора ферментов и условий протекания процесса.
Спиртовое брожение.
Спиртовое брожение протекает в анаэробных условиях или при ограниченном доступе воздуха. Необходимую для жизнедеятельности энергию дрожжи получают, расщепляя углеводы на спирт и СО2, т. е. в ходе самого процесса брожения. Пригодны для спиртового брожения простые сахара с 6 углеродными атомами в молекуле - гексозы. Возбудители спиртового брожения - дрожжи семейства Сахаромицетес (сахарные грибы) и некоторые виды плесневых грибов. При наличии кислорода дрожжи ведут себя как аэробные организмы и необходимую энергию получают в результате дыхания, окисляя сахара до СО2 и воды. Спиртовое брожение лежит в основе технологии получения спирта, вина, пива, кваса и других продуктов. В общем виде процесс спиртового брожения выражается уравнением Гей-Люссака:
Превращение сахара в спирт в результате жизнедеятельности дрожжей является сложным ферментативным процессом. Он проходит ряд промежуточных стадий, каждая из которых вызывается особым ферментом. Большую роль в процессе спиртового брожения играет фосфорная кислота, обеспечивающая действие механизма переноса энергии. Спиртовое брожение возникает самопроизвольно там, где есть сахарсодержащие жидкости и нет доступа воздуха. Дрожжи практически всегда содержатся в субстрате или в окружающей среде.
Молочнокислое брожение.
Молочнокислое брожение представляет собой анаэробное превращение молочного сахара - лактозы под действием молочнокислых бактерий с образованием молочной кислоты. Этот вид брожения открыл и впервые описал Пастер. Процесс протекает по уравнению
С6Н12О6 (Лактоза) -> 2СН3СНОНСООН (Молочная кислота) + Энергия.
При этом брожении наряду с молочной кислотой образуются побочные продукты.
По характеру вызываемого брожения различают все группы молочнокислых бактерий: гомоферментативные и гетероферментативные.
Гомоферментативные бактерии образуют при брожении только молочную кислоту как единственный продукт, гетероферментативные наряду с молочной кислотой образуют значительные количества побочных продуктов (уксусную кислоту, спирт, СО2, водород и некоторые ароматические вещества).
При молочнокислом брожении превращение сахара протекает так же, как при спиртовом брожении, до образования пировиноградной кислоты. Далее химизм этих двух типов брожения расходится. При действии гомоферментативных молочнокислых бактерий пировиноградная кислота восстанавливается в молочную кислоту:
СН3СОСООН + Н2 (Пировиноградная кислота) -> СН3СНОНСООН (Молочная кислота)
Процесс гетероферментативного молочнокислого брожения более сложен и менее изучен. Возбудители брожения - молочнокислые бактерии - анаэробные неподвижные микроорганизмы палочковидной или шарообразной формы. Многие отличаются большой кислото- и спиртоустойчивостью. По отношению к температуре среди молочнокислых бактерий есть как мезофилы (оптимум роста 25-30 °С), так и термофилы (оптимум роста около 45 °С). В природе молочнокислые бактерии встречаются в молоке, на различных растениях, овощах, плодах и в почве.
Молочнокислые бактерии применяют в промышленности для получения кисломолочных продуктов: простокваши, творога, сметаны, кефира, кислосливочного масла, ряженки, варенца, сыра и др. Их используют также для квашения овощей и силосования кормов.
Молочнокислое брожение происходит при приготовлении ржаного теста. Используют молочнокислые бактерии также для производства молочной кислоты, которая применяется для подкисления продуктов в консервной, кондитерской промышленности, в производстве безалкогольных напитков и др.
Попавшие извне молочнокислые бактерии и вызываемое ими самопроизвольное брожение может привести к порче ряда продуктов - закисанию вин, пива, фруктовых и ягодных соков.
Пропионовокислое брожение.
Этот вид брожения заключается в превращении сахара, молочной кислоты или солей в пропионовую и уксусную кислоты:
3С6Н12О6 (Сахар) -> 4СН3СН2СООН (Пропионовая кислота) + 2СН3СООН (Уксусная кислота) + 2СО2 + 2Н2О + Энергия;
3СН3СНОНСООН (Молочная кислота) -> 2СН3СН2СООН (Пропионовая кислота) + СН3СООН (Уксусная кислота) + СО2 + Н2О + Энергия.
Химизм пропионовокислого брожения схож с химизмом спиртового и молочнокислого: во всех случаях молочная кислота является как бы промежуточным продуктом.
Этот вид брожения вызывают пропионовокислые бактерии - короткие неподвижные бесспоровые палочки, грамположительные анаэробы. Оптимальная температура развития 30-35 °С.
Маслянокислое брожение.
Маслянокислое брожение представляет собой сложные процессы превращения сахара маслянокислыми бактериями и протекает в анаэробных условиях. Продуктами брожения являются масляная кислота, СО2 и водород:
В качестве побочных продуктов при брожении образуются бутиловый спирт, ацетон, этиловый спирт и уксусная кислота. Маслянокислые бактерии - подвижные, довольно крупные палочки, строгие анаэробы, образуют термоустойчивые споры. Оптимальная температура развития 30-40 °С. Бактерии чувствительны к кислой среде (оптимум рН 6,9-7,3).
Маслянокислые бактерии относятся к роду Клостридиум. Многие из них способны сбраживать не только простые сахара, но и более сложные углеводы: декстрины, крахмал, пектиновые вещества и др.
Маслянокислые бактерии широко распространены в природе. Они постоянно обитают в почве, илистых отложениях на дне водоемов, скоплениях разлагающихся растительных остатков. Встречаются маслянокислые бактерии и в различных пищевых продуктах.
Маслянокислое брожение приносит значительный ущерб народному хозяйству, вызывая гибель картофеля и овощей, вспучивание сыра, порчу консервов (бомбаж), прогоркание масла и др. Маслянокислые бактерии могут вызвать также порчу заквашенных овощей - обильное выделение газов и острый запах масляной кислоты придают продукту неприятный вкус и запах.
Маслянокислое брожение применяют для производства масляной кислоты. Сырьем служит дешевое сахаросодержащее сырье: картофель, отходы крахмало-паточного производства и др.
Ацетонобутиловое брожение.
Этот вид брожения сходен с маслянокислым, но при нем образуется значительно больше бутилового спирта и ацетона. Кроме того, в процессе ацетонобутилового брожения накапливаются этиловый спирт, масляная и уксусная кислоты, выделяются СО2 и водород. Возбудители брожения - спорообразующие подвижные палочки, анаэробы.
В промышленности для производства ацетона и бутилового спирта применяют крахмалистое сырье. Оба эти продукта брожения широко используют в химической промышленности.
При маслянокислом брожении происходит процесс разложения сахара под действием бактерий в анаэробных условиях с образованием масляной кислоты, углекислого газа и водорода. Оно протекает по уравнению:
С6Н12О6 = С3Н7СООН + 2СО2 + 2Н2 + 20 ккал
В качестве побочных продуктов при этом получаются этиловый и бутиловый спирты, уксусная кислота и др. Такое брожение может протекать в молоке и молочных продуктах, придавая им неприятные вкус и запах, характерные для масляной кислоты. Маслянокислые бактерии, вызывающие это брожение, представляют собой перитрихиально жгутованные подвижные, спорообразующие палочки, температурный оптимум их развития находится в пределах 30-40°С. Они являются строгими анаэробами и могут размножаться только при полном отсутствии кислорода воздуха или при очень незначительном его содержании. Споры, образуемые маслянокислыми бактериями, весьма устойчивы к неблагоприятным воздействиям, выдерживают кипячение в течение нескольких минут и погибают только при длительной стерилизации. Располагаются они либо в середине, либо ближе к одному из концов клетки, придавая ей форму веретена или теннисной ракетки.
Маслянокислые бактерии способны сбраживать как простые сахара, так и более сложные углеводы - крахмал, пектиновые вещества и другие, а также глицерин. Эти бактерии широко распространены в природе, находясь в почве, в иле озер, прудов и болот, в скоплениях различных остатков и отбросов, навозе, загрязненной воде, молоке, сыре и т. д. Вызываемое этими бактериями брожение имеет важное значение в превращениях веществ в природе.
В народном хозяйстве маслянокислое брожение может принести большой вред, так как маслянокислые бактерии способны вызывать массовую гибель картофеля и овощей, прогоркание молока и вспучивание сыров, порчу консервов и т. д.
На маслянокислые бактерии подавляюще действует кислая реакция среды, поэтому там, где развиваются молочнокислые бактерии, выделяющие молочную кислоту, жизнедеятельность маслянокислых бактерий приостанавливается. Если же в заквашенных овощах медленно накапливается молочная кислота, то они могут быть испорчены в результате размножения в них маслянокислых бактерий. Эти бактерии вызывают порчу пастеризованного молока, в котором исключено молочнокислое брожение, а также сырого молока при длительном хранении его на холоде, когда деятельность молочнокислых бактерий ослаблена.
Развиваясь во влажной муке, маслянокислые бактерии придают ей прогорклый вкус. Маслянокислое брожение находит практическое применение в производстве масляной кислоты, которая широко используется в технике.
Маслянокислое брожение было открыто Луи Пастером в 1861 г. Краткий суммарный эффект процесса обычно выражают следующим уравнением:
Расщепление сахара при маслянокислом брожении происходит с образованием масляной кислоты, углекислого газа и водорода. Хотя химизм маслянокислого брожения полностью еще не изучен, тем не менее он может быть объяснен на основе реакций, протекающих при спиртовом брожении.
При маслянокислом брожении все превращения идут по тому же пути, что и при спиртовом, вплоть до образования уксусного альдегида. Однако восстановления образовавшегося ацетальдегида до этанола не происходит, так как в ферментативном комплексе маслянокислых бактерий отсутствует редуктаза. Вместо восстановления ацетальдегида происходит его альдольное уплотнение с последующей трансформацией альдоля в масляную кислоту. Альдольное уплотнение катализируется ферментом карболигазой:
В качестве побочных продуктов брожения часто образуется этиловый спирт, а также бутиловый спирт, ацетон и уксусная кислота.
Возбудители маслянокислого брожения
Маслянокислые бактерии являются облигатными анаэробами. Сюда относятся Clostridium pasteurianum, Clostridium butyricum, Clostridium amylobacter, Clostridium saccharobutyricum и др.
Маслянокислое брожение - чрезвычайно распространенный в природных условиях процесс анаэробного разложения органических веществ, поэтому возбудителей этого брожения можно обнаружить всюду, где есть растительные остатки, - в почве, в илах водоемов и других естественных субстратах, лишенных доступа кислорода, а также в кишечнике человека и животных. Оптимальная температура развития 30-40 °С. Маслянокислое брожение - одно из важнейших звеньев в бесконечной цепи круговорота веществ в природе.
Споры возбудителей маслянокислого брожения весьма термоустойчивы, свободно выдерживают кипячение в течение нескольких минут. Характерной особенностью этой группы микробов является способность накапливать в цитоплазме клеток запасное крахмалоподобное вещество - гранулезу, окрашивающуюся йодом в синий цвет. Гранулезная реакция, очень редко наблюдающаяся у других видов, обусловила появление у маслянокислых микробов дополнительного родового названия Granulobacter. В отношении условий развития, за исключением строгой анаэробности, маслянокислые микроорганизмы оказываются очень неприхотливыми. Они могут использовать для своего питания самые разнообразные источники углерода различные сахара, молочную, пировиноградную кислоты, маннит, глицерин, а наличие в комплексе ферментов энергичной амилазы дает им возможность непосредственно сбраживать и крахмал. В качестве источников азота они используют пептон-аминокислоты, аммонийные соли, а микроб Cl. pasteurianum свободно живущий в почве, способен фиксировать даже атмосферный азот.
Для консервного производства и других пищевых производств маслянокислое брожение является вредным процессом. Споры маслянокислых бактерий способны выдерживать непродолжительное кипячение (в течение 1-2 мин), поэтому они могут сохраниться в пастеризованных и даже в стерилизованных продуктах, особенно в тех случаях, когда сырье бывает сильно загрязнено землей и плохо промыто. Сохранившиеся после термической обработки споры маслянокислых бактерий развиваются в вегетативные клетки. В процессе жизнедеятельности, возбуждая маслянокислое брожение, они разлагают углеводы (крахмал, декстрины, гексозы, пентозы), некоторые спирты (глицерин и маннит), соли молочной и пировиноградной кислот. Образующиеся при брожении масляная кислота, CO2 и водород изменяют вкусовые качества консервов. Консервы становятся непригодными к употреблению.
При наличии азотистых веществ в пищевых продуктах при развитии маслянокислых бактерий появляется резкий запах аммиачных соединений. Из маслянокислых бактерий порчу консервированных продуктов вызывают спорообразующие анаэробы типа Cl. pasteurianum. Обладая сахаролитическими свойствами, эти микроорганизмы являются возбудителями газового бомбажа фруктовых консервов и томатопродуктов. Порчу консервов вызывают и анаэробы, родственные Cl. butyricum (в частности, бомбаж цельноконсервированных томатов).
Однако при переработке свежего сырья и при строгом соблюдении санитарного и технологического режима порчи консервированных продуктов под воздействием маслянокислых бактерий не происходит, тем более что споры этих бактерий в кислой среде нетермостойки и погибают при нагревании продукта до 100 °С.
Кроме консервов, маслянокислые бактерии вызывают порчу молока, вспучивание сыров. Маслянокислое брожение может возникнуть в муке с большой влажностью, что придает продукту горький вкус. Может возникнуть маслянокислое брожение и в квашеных овощах. Иногда наблюдается массовая порча картофеля, хранящегося в буртах.
Однако масляная кислота и ее сложные эфиры находят широкое техническое применение. Метиловый эфир масляной кислоты (яблочная эссенция), этиловый спирт (грушевая эссенция) и амиловый эфир (ананасная эссенция) используются в качестве ароматических веществ в кондитерской и парфюмерной промышленности.
В технике масляную кислоту получают главным образом биологическим путем в результате маслянокислого брожения, используя в качестве сырья отходы крахмало-паточного, спиртового и свеклосахарного производств, сбраживая низкосортный крахмал, мелассу и прочие дешевые отходы. В качестве возбудителя брожения используют Cl. saccharobutyricum. Чтобы увеличить выход масляной кислоты; в ходе брожения ее нейтрализуют, добавляя в сбраживаемый затор мел.
Маслянокислое брожение было открыто Луи Пастером в 1861 г.
Краткий суммарный эффект процесса обычно выражают следующим уравнением:
Расщепление сахара при маслянокислом брожении происходит с образованием масляной кислоты, углекислого газа и водорода. Хотя химизм маслянокислого брожения полностью еще не изучен, тем не менее он может быть объяснен на основе реакций, протекающих при спиртовом брожении.
При маслянокислом брожении все превращения идут по тому же пути, что и при спиртовом, вплоть до образования уксусного альдегида.
Однако восстановления образовавшегося ацетальдегида до этанола не происходит, так как в ферментативном комплексе маслянокислых бактерий отсутствует редуктаза. Вместо восстановления ацетальдегида происходит его альдольное уплотнение с последующей трансформацией альдоля в масляную кислоту. Альдольное уплотнение катализируется ферментом карболигазой:
В качестве побочных продуктов брожения часто образуется этиловый спирт, а также бутиловый спирт, ацетон и уксусная кислота.
Возбудители маслянокислого брожения
Маслянокислые бактерии являются облигатными анаэробами. Сюда относятся Clostridium pasteurianum, Clostridium butyricum, Clostridium amylobacter, Clostridium saccharobutyricum и др.
Маслянокислое брожение — чрезвычайно распространенный в природных условиях процесс анаэробного разложения органических веществ, поэтому возбудителей этого брожения можно обнаружить всюду, где есть растительные остатки, — в почве, в илах водоемов и других естественных субстратах, лишенных доступа кислорода, а также в кишечнике человека и животных. Оптимальная температура развития 30-40 °С. Маслянокислое брожение — одно из важнейших звеньев в бесконечной цепи круговорота веществ в природе.
Споры возбудителей маслянокислого брожения весьма термоустойчивы, свободно выдерживают кипячение в течение нескольких минут. Характерной особенностью этой группы микробов является способность накапливать в цитоплазме клеток запасное крахмалоподобное вещество — гранулезу, окрашивающуюся йодом в синий цвет.
Гранулезная реакция, очень редко наблюдающаяся у других видов, обусловила появление у маслянокислых микробов дополнительного родового названия Granulobacter. В отношении условий развития, за исключением строгой анаэробности, маслянокислые микроорганизмы оказываются очень неприхотливыми.
Они могут использовать для своего питания самые разнообразные источники углерода различные сахара, молочную, пировиноградную кислоты, маннит, глицерин, а наличие в комплексе ферментов энергичной амилазы дает им возможность непосредственно сбраживать и крахмал. В качестве источников азота они используют пептон-аминокислоты, аммонийные соли, а микроб Cl. pasteurianum свободно живущий в почве, способен фиксировать даже атмосферный азот.
Для консервного производства и других пищевых производств маслянокислое брожение является вредным процессом. Споры маслянокислых бактерий способны выдерживать непродолжительное кипячение (в течение 1-2 мин), поэтому они могут сохраниться в пастеризованных и даже в стерилизованных продуктах, особенно в тех случаях, когда сырье бывает сильно загрязнено землей и плохо промыто. Сохранившиеся после термической обработки споры маслянокислых бактерий развиваются в вегетативные клетки.
В процессе жизнедеятельности, возбуждая маслянокислое брожение, они разлагают углеводы (крахмал, декстрины, гексозы, пентозы), некоторые спирты (глицерин и маннит), соли молочной и пировиноградной кислот. Образующиеся при брожении масляная кислота, CO2 и водород изменяют вкусовые качества консервов. Консервы становятся непригодными к употреблению.
При наличии азотистых веществ в пищевых продуктах при развитии маслянокислых бактерий появляется резкий запах аммиачных соединений. Из маслянокислых бактерий порчу консервированных продуктов вызывают спорообразующие анаэробы типа Cl. pasteurianum. Обладая сахаролитическими свойствами, эти микроорганизмы являются возбудителями газового бомбажа фруктовых консервов и томатопродуктов. Порчу консервов вызывают и анаэробы, родственные Cl. butyricum (в частности, бомбаж цельноконсервированных томатов).
Однако при переработке свежего сырья и при строгом соблюдении санитарного и технологического режима порчи консервированных продуктов под воздействием маслянокислых бактерий не происходит, тем более что споры этих бактерий в кислой среде нетермостойки и погибают при нагревании продукта до 100 °С.
Кроме консервов, маслянокислые бактерии вызывают порчу молока, вспучивание сыров. Маслянокислое брожение может возникнуть в муке с большой влажностью, что придает продукту горький вкус. Может возникнуть маслянокислое брожение и в квашеных овощах. Иногда наблюдается массовая порча картофеля, хранящегося в буртах.
Однако масляная кислота и ее сложные эфиры находят широкое техническое применение. Метиловый эфир масляной кислоты (яблочная эссенция), этиловый спирт (грушевая эссенция) и амиловый эфир (ананасная эссенция) используются в качестве ароматических веществ в кондитерской и парфюмерной промышленности.
В технике масляную кислоту получают главным образом биологическим путем в результате маслянокислого брожения, используя в качестве сырья отходы крахмало-паточного, спиртового и свеклосахарного производств, сбраживая низкосортный крахмал, мелассу и прочие дешевые отходы. В качестве возбудителя брожения используют Cl. saccharobutyricum. Чтобы увеличить выход масляной кислоты; в ходе брожения ее нейтрализуют, добавляя в сбраживаемый затор мел.
Маслянокислое брожение
Маслянокислое брожение представляет собой сложный процесс превращения сахара маслянокислыми бактериями в анаэробных условиях с образованием масляной кислоты, диоксида углерода и водорода по уравнению:
С6Н12О6 —> СН3СН2СН2СООН + 2СО2 + 2Н2 + 63 кДж
Глюкоза Масляная кислота
Кроме основных продуктов брожения, в качестве побочных образуются бутиловый спирт, ацетон, этиловый спирт, уксусная кислота.
В отличие от возбудителей рассмотренных брожений маслянокислые бактерии являются строгими анаэробами рода Clostridium.
Для них молекулярный кислород — яд. Маслянокислые бактерии (рис.33) представляют собой подвижные довольно крупные палочки, спорообразующие с центральным или латеральным расположением спор, придавая клеткам форму веретена или теннисной ракетки.
Единственным источником энергии для маслянокислых бактерий является процесс брожения.
Возбудителем типичного маслянокислого брожения является Clostridium butiricum.
Отдельные представители маслянокислых бактерий вызывают несколько разновидностей маслянокислого брожения, общим признаком которых является большее или меньшее накопление масляной кислоты, уксусной и других органических кислот, а также бутилового и других спиртов, ацетона и некоторых газообразных продуктов — водорода, метана, углекислоты.
Сбраживаться могут углеводы, в том числе полисахариды (крахмал, амилоза, гранулеза, гликоген, пектиновые вещества, целлюлоза и др.), У маслянокислых бактерий имеются соответствующие ферменты — амилаза, пектиназа, целлюлаза, гидролизующие эти соединения до простых сахаров, которые затем подвергаются маслянокислому брожению.
Маслянокислые бактерии могут сбраживать спирты (этиловый, маннит, глицерин), аминокислоты (глутаминовую и др.).
Молочнокислое и маслянокислое брожение. Химизм.
Близки к маслянокислым бактериям патогенные формы — возбудители тяжелого пищевого отравления — ботулизма и возбудитель столбняка.
По характеру используемых субстратов маслянокйслые бактерии делят на две группы: сахаролитические клостридии, сбраживающие в основном углеводы, и протеолитические клостридии, имеющие активные протеолитические ферменты и разлагающие белки, пептоны до аминокислот, которые затем подвергаются сбраживанию.
Маслянокислые бактерии довольно крупные грамположительные, подвижные палочки с перитрихиально расположенными жгутиками, образующие очень устойчивые споры, при формировании которых клетка принимает форму веретена или теннисной ракетки.
Перед образованием спор в клетках накапливается запасное крахмалоподобное вещество — полисахарид гранулеза.
Рис.33. Маслянокислые бактерии
Маслянокислые бактерии широко распространены в природе. Они обитают там, где много органических веществ и нет доступа кислорода — в иловых отложениях водоемах, в навозе, почве, в скоплениях разлагающихся отбросов, в сточной жидкости и т.п.
Их развитие в почве, где достаточно воздуха, становится возможным благодаря симбиозу с аэробными бактериями, которые используют кислород на собственные нужды. Повсеместному их распространению способствует необыкновенно высокая устойчивость спор.
Маслянокислое брожение: формула
Маслянокислое брожение представляет собой сложный процесс превращения сахара маслянокислыми бактериями в анаэробных условиях с образованием масляной кислоты, диоксида углерода и водорода по уравнению:
С6Н12О6 —> СН3СН2СН2СООН + 2СО2 + 2Н2 + 63 кДж
Глюкоза Масляная кислота
Кроме основных продуктов брожения, в качестве побочных образуются бутиловый спирт, ацетон, этиловый спирт, уксусная кислота.
В отличие от возбудителей рассмотренных брожений маслянокислые бактерии являются строгими анаэробами рода Clostridium.
Для них молекулярный кислород — яд. Маслянокислые бактерии (рис.33) представляют собой подвижные довольно крупные палочки, спорообразующие с центральным или латеральным расположением спор, придавая клеткам форму веретена или теннисной ракетки.
Единственным источником энергии для маслянокислых бактерий является процесс брожения.
Возбудителем типичного маслянокислого брожения является Clostridium butiricum.
Отдельные представители маслянокислых бактерий вызывают несколько разновидностей маслянокислого брожения, общим признаком которых является большее или меньшее накопление масляной кислоты, уксусной и других органических кислот, а также бутилового и других спиртов, ацетона и некоторых газообразных продуктов — водорода, метана, углекислоты.
Сбраживаться могут углеводы, в том числе полисахариды (крахмал, амилоза, гранулеза, гликоген, пектиновые вещества, целлюлоза и др.), У маслянокислых бактерий имеются соответствующие ферменты — амилаза, пектиназа, целлюлаза, гидролизующие эти соединения до простых сахаров, которые затем подвергаются маслянокислому брожению.
Маслянокислые бактерии могут сбраживать спирты (этиловый, маннит, глицерин), аминокислоты (глутаминовую и др.).
Маслянокислое брожение. Химизм процесса. Возбудители. Практическое использование и роль в процессах порчи пищевых продуктов
Практическое применение пропионовокислого брожения
Пропионовокислое брожение.
Химизм процесса, возбудители. Практическое использование пропионовокислого брожения
Практическое значение молочнокислого брожения
Оно находит широкое применение при изготовлении кисломолочных продуктов, сливочного масла, маргарина,используется в хлебопечении, при квашении овощей, силосовании кормов и производстве молочной кислоты.
Многие мезофильные гетероферментативные молочнокислые бактерии и лейконосток являются вредителями в производстве спирта͵ пива, вина, безалкогольных напитков, сахара и др.
Пропионовокислое брожение вызывается пропионовокислыми бактериями, относящимися к роду Propionibacterium.
Единственным источником энергии для пропионовокислых бактерий является процесс сбраживания различных веществ: моносахаридов (гексоз, пентоз), молочной, яблочной кислот, глицерина и других в пропионовую и уксусную кислоту, диоксид углерода и воду.
Химизм пропионовокислого брожения:
ЗС6H12О6 → 4СНзCH2СООН + 2СНзСООН + 2CO2 + 2H2O +Е
глюкоза пропионовая уксусная
кислота кислота
Пропионовокислые бактерии – небольшие, неподвижные грамположительные палочки, не образующие спор, факультативные анаэробы.
Обитают в основном в кишечном тракте жвачных животных и в молоке.
Пропионовокислое брожение используется в сыроделии. Летучие кислоты (пропионовая и уксусная) придают сырам кисловато-острый вкус, а выделяющийся в виде пузырьков углекислый газ образует ʼʼглазкиʼʼ в сыре.
У пропионовокислых бактерий обнаружена способность к активному синтезу витамина В12, в связи с этим они используются в качестве продуцента в микробиологической промышленности для получения этого витамина.
Маслянокислое брожение – анаэробное окисление органических веществ маслянокислыми бактериями в масляную кислоту.
С6H12О6 → СНзСН2СН2СООН + 2 С02 + 2Н2 +Е
глюкоза масляная кислота
Маслянокислые бактерии относятся к роду Clostridium.
Это крупные, подвижные грамположительные палочки, образующие устойчивые споры, при образовании которых клетка приобретает форму веретена или теннисной ракетки, облигатные (строгие) анаэробы.
Маслянокислые бактерии широко распространены в природе. Обитают там, где много органических веществ и нет доступа воздуха – в иловых отложениях водоемов, навозе, почве и т.д.
Эти бактерии могут сбраживать многие углеводы, в т.ч. (крахмал, гликоген, пектиновые вещества, целлюлозу), спирты (этиловый, маннит, глицерин) и аминокислоты.
По характеру используемых субстратов маслянокислые бактерии делятся на две группы: сахаролитические клостридии, которые сбраживают в основном углеводы (Ctostridium butyricum), и протеопитические клостридии, которые разлагают белки и пептоны до аминокислот и затем их сбраживают (Clostridium sporogenes, Clostridium subterminalis, Clostridium perfringens, Clostridium botulinum).
Практическое значение маслянокислого брожения
Маслянокислое брожение используется в промышленности для получения масляной кислоты (продуцент Clostridium butyricum).
Хотя масляная кислота обладает резким, неприятным запахом прогорклого масла, ее эфиры отличаются приятным ароматом: метиловый эфир имеет яблочный запах, этиловый – грушевый, амиловый – ананасный.
Эфиры масляной кислоты используют в кондитерской, безалкогольной, парфюмерной промышленности.
Маслянокислые бактерии участвуют в круговороте веществ в природе. С другой стороны, маслянокислые бактерии могут вызвать массовую гибель картофеля и овощей, вспучивание сыров, порчу консервов, прогоркание масла и маргарина, увлажненной муки и других продуктов, чем наносят большой урон народному хозяйству.
Читайте также: