Лекция 3. Взаимоотношения между основными представителями микрофлоры цельномолочных продуктов

ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ВИДОВ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ МЕЖДУ МИКРООРГАНИЗМАМИ.

Среди микроорганизмов молока распространены следующие виды взаимоотношений: симбиоз, антагонизм и паразитизм. Симбиотические взаимоотношения характеризуются взаимной пользой, которую получают два или более микроорганизмов при со­вместном развитии. Возможно, что при этом один микроорганизм вырабатывает вещества (аминокислоты, витамины), без которых на данной среде не может жить другой, а этот последний потребляет продукты обмена, угнетающие развитие первого. Возможны также случаи, когда каждый из симбионтов вырабатывает какое-то вещест­во, необходимое для другого. В понятие симбиоза входят также синергизм и комменсализм. О синергизме говорят, когда два вида, развиваясь в среде, вызывают в ней такие изменения, которые не может вызвать каждый из видов, развиваясь отдельно. Случаи, ког­да один вид микроорганизмов живет за счет продуктов обмена дру­гого или стимулируется ими, не давая ничего другому виду, рас­сматриваются как комменсализм (“комменсал” в буквальном смыс­ле — питающийся с одного стола). Разновидностью комменсализма когда один вид микробов подготавливает благоприятные условия для последующего развития другого, является метабиоз. Под антагонизмом понимают взаимную борьбу между двумя или несколькими микроорганизмами. Причинами антагонистической действия могут быть: конкуренция в потреблении необходимого питательного или ростового вещества; накопление продуктов обмена например молочной кислоты; изменение рН или окислительно-восстановительного потенциала в неблагоприятную сторону; выделена специфических антибиотических веществ, которые оказывают прямое или косвенное воздействие на обмен веществ других видов, или задерживают их рост, либо приводят к полной гибели. Как крайнюю степень антагонизма можно рассматривать паразитизм, при котором один организм развивается за счет живого вещества другого и приводит к его гибели.

Следует учитывать, что характер взаимоотношении в большой степени зависит от состава среды, в которой развиваются микроорганизмы, температуры, соотношения между микроорганизмами и другие факторов. Характер взаимоотношений можно установить только после тщательного и разностороннего исследования. Особенно трудно судить о взаимоотношениях между микроорганизмами в такой сложной среде, как молоко.

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ МОЛОЧНОКИСЛЫМИ БАКТЕРИЯМИ

Взаимоотношения между молочнокислыми бактериями могут быть как симбиотическими, так и антагонистическими. Кроме того, характер взаимоотношении между одними и теми же молочнокислыми бактериями может меняться в зависимости от состава среды и условий культивирования.

Имеются наблюдения о благоприятном действии одних видов молочнокислых бактерий на другие. По данным С. А. Королева (1932), очень часто энергия смешанной культуры молочнокислых бактерий значительно выше энергии каждой из составляющих ее культур, повышение числа клеток обоих микроорганизмов в смешанной культуре Str. lactis и Lbm. caseie (или — Lbm. helveticum) и энергии кислотообразования было установлено М. Богдановым. Это же явление зачительно позднее было отмечено П. Риттером (1964). Из культур Str. Lactis, выделены клеточные экстракты, которые оказывали стимулирующее действие на рост молочнокислых палочек (А. Л. Бранен, Т. В. Кинан, 1969).

В результате изучения микрофлоры йогурта (Дж. В. Петте,. Лолкема, 1950, 1957) установлено, что при развитии в молоке совместной культуры Str. thermophilus и Lbm. bulgaricum кислото-образование происходит интенсивнее, чем при развитии каждой куль­туры отдельно. Считается, что стрептококки как бы подготавливают условия для развития молочнокислых палочек, снижая окислитель­но-восстановительный потенциал до величины, благоприятной для развития молочнокислых палочек. С другой стороны, мо­лочнокислые палочки вырабатывают водорастворимое, термоста­бильное ростовое вещество, которое стрептококки не могут сами про­дуцировать. Вероятнее всего, что в состав этого вещества входит аминокислота валин (Дж. В. Петте, 1957, Дж. Дэвис, 1963). Имеются сообщения о взаимном стимулирующем дей­ствии отдельных видов молочнокислых бактерий — Str. faecalis и Str. arabinosus, молочнокислых палочек Lbm. casei и Leuc. citrovorum и т. д. Наблюдаемые между этими микроорганизмами симбиотиче-ские взаимоотношения основаны на снабжении ими друг друга не­обходимыми для развития веществами.

Р. С. Дехайя и М. Л. Спекк (1962) выделили стрептококки — сла­бые кислотообразователи, которые оказывали стимулирующее дейст­вие на сильных кислотообразователей. Стимулирующим действием обладали не только живые культуры, но и их фильтраты. Этими же авторами (1966) установлено образованно пептидов. стимулирую­щих рост и кислотообразование Str. lactis в совместной культуре их с Lbm. casei. Палочки вырабатывали вещества, стимулирующие рост только в присутствии стрептококков.

Возможность получения симбиозов из Str. lactis и Str. cremoris при составлении двухштаммовых заквасок для сыра показана С. Л. Котари, и др.(1970), Л. Е. Персе (1970) и многоштаммовых — для кисломолочных про­дуктов— Л. А. Банниковой с сотр. (1966). При этом было достигну­то повышение кислотообразования в комбинациях по сравнению с чи­стыми культурами на 30—50%. По-видимому, этот эффект обусловлен тем, что между мик­роорганизмами происходит сложный обмен продуктами. Общая зако­номерность их жизнедеятельности, отмечаемая большинством иссле­дователей, состоит в том, что культуры со слабой протеолитической активностью стимулируются культурами с более высокой протеолитической активностью.

Антагонистические взаимоотношения между молочнокислыми бактериями обусловлены, по-видимому, главным образом выделени­ем специфических антибиотических веществ. Способность штаммов Str. lactis вырабатывать антибиотическое вещество низин впервые была отмечена X. Р. Уайтхедом и Дж. А. Коксом в 1933 г. Лишь 10 лет спустя над этой проблемой начали работать в Англии Мэттик, Хирш и Берридж. В чистом виде выделил низин А. Хирш (1951); была установлена его полипептидная природа. Полипептиды выраба­тываемые разными штаммами, несколько отличаются по химическо­му составу, поэтому их принято называть низинами. Низины оказыва­ют антибиотическое действие на все стрептококки (в том числе и на молочнокислые), включая серологические группы С и D, пневмокок­ки, коринебактерии, актиномицеты, молочнокислые палочки, клостридии и другие спорообразующие бактерии. На бактерии группы кишечной палочки они не действуют.

При наличии в сыром молоке большого количества (до 80 — 160 тыс./мл) стрептококков, образующих низин, наблюдалось подав­ление молочнокислых палочек, вводимых с закваской при выработ­ке швейцарского сыра (П. Риттер, 1964). Имеются культуры молочнокислых бактерий, чувствительные и малочувствительные к продуктам обмена антагонистов (К. М. Шэхэни, 1962). У некоторых штаммов Str. thermophilus выявлена спо­собность выделять фермент низиназу, разрушающий низин (ГГ. Р. Алифакс и Р. Шевалье, 1962). Возможно, что этим в какой-то степени объясняется нечувствительность отдельных культур к ни­зину.

Недостаточно тщательный учет наличия внутривидового антаго­низма у молочнокислых стрептококков может привести к превраще­нию многоштаммовой закваски в одноштаммовую). По данным Е. Б. Коллинза (1961), некоторые штаммы молочно­кислых стрептококков в смеси с другими культурами того же вида— становятся преобладающими, даже если они не продуцируют анти­биотики. Возможно, что это связано с различиями в энергии раз­множения, кислотообразования, а также с различиями в устойчи­вости к конечным продуктам брожения, потребности в питательных веществах и пр. Так, Л. Г. Лайтбоди и Л. Дж. Минуэлл (1955) вы­явили способность Str. cremoris вытеснять Str. lactis из комбиниро­ванной закваски.

М. Хитаранте (1955) удалось получить хорошую закваску, состоящую из Str. diaceti lactis и Str. cremoris, выделявше­го антибиотическое вещество тина низина. Это вещество подавляло в закваске рост всех бактерий, кроме Str. diacetilactis. Отмечено также свойство культур Str. diacetilactis вырабатывать антибиотические вещества, подавляющие развитие главным образом посторонних (немолочнокислых) бактерий (Р. Радич, В. Е. Сандин, П. Р. Элликер, 1969; Е. Р. Ведамуту, Б. А. Хаузер и др., 1971), а так­же выявлена их способность становиться доминирующим видом в заквасках, состоящих из Str. lactis. Str. cremoris и Str. diacetilactis. Ц. Д. Бурроу, В. Е. Сандип и др. (1970) получены мутанты Str. di­acetilactis, неспособные вырабатывать диацетил, но сохранившие спо­собность подавлять микроорганизмы, вызывающие порчу пищевых продуктов. Высокая энергия кислотообразования молочнокислых палочек способствует улучшению аромата, особенно при низких рН (А. К. Максимова, 1954). Такое сочетание микроорганизмов было изучено также при производстве ацидофиль­ной простокваши (Н. А. Бавина). Получаемый продукт имел пре­красный вкус и аромат.

И. Рашич п 3. Миланович (1971) установили образование диацетила в совместной культуре Str. diacetilactis с закваской для йогурта при 43° С. При температуре сквашивания и созревания 30—32° С образо­вание диацетила значительно усиливалось.