Абдраков Б.К., Толтаева Б.С., Кашкинбаева Л.Б.

 

Таразский государственный педагогический  институт, Казахстан

 

ПШЕНИЧНАЯ МУКА КАЗАХСТАНА - ПИТАТЕЛЬНАЯ СРЕДА ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

 

Развитие микроорганизмов в пищевом сырье и продуктах происходит в присутствии сложной смеси различных минеральных и органических соединений. Они используются микроорганизмами в качестве питания и энергетического материала и могут влиять на развитие, а также определять окислительно-восстановительные условия среды. В процессе жизнедеятельности микроорганизмы потребляют из среды некоторые питательные вещества и концентрация их в среде уменьшается. Кроме того, из их клеток выделяются некоторые вещества - продукты обмена, которые также влияют на химический состав среды. Поэтому при развитии микроорганизмов состав среды и содержание различных веществ в ней изменяются.

Для роста и размножения микроорганизмов важное значение имеет концентрация питательных веществ. Для каждого из них существует минимальная концентрация, при которой клетка может ассимилировать это вещество. При оптимальной, т.е. достаточной, концентрации микроорганизма растут с наибольшей скоростью. Увеличение концентрации некоторых питательных веществ, например, углеводов приводит к угнетению роста.

Высокие концентрации некоторых веществ, в том числе и питательных, вредны, так как создают высокое осмотическое давление в среде.

Важнейшими биохимическими процессами, вызываемыми микроорганизмами, являются различные виды брожения - спиртовое, молочнокислое, маслянокислое 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 протекает в анаэробных условиях или при ограниченном доступе воздуха. Необходимую для жизнедеятельности энергию дрожжи получают, расщепляя углеводы на спирт и С02 т.е. в ходе самого брожения. Пригодны для спиртового брожения простые сахара гексозы. Спиртовое брожение лежит в основе технологии получения спирта, пива, и других продуктов.

В общем виде процесс спиртового брожения выражается уравнением Гей-Люссака:

 

С6Н12 06 —> 2СН 3СН2ОН + 2С02 + энергия  

                                           Глюкоза               Этиловый спирт

Превращение сахара в спирт в результате жизнедеятельности дрожжей является сложным ферментативным процессом. Большую роль в процессе спиртового брожения играет фосфорная кислота, обеспечивающая действия механизма переноса энергии. Молочнокислое брожение представляет собой анаэробное превращение молочного сахара - лактозы под действием молочнокислых бактерии с образованием молочной кислоты. Процесс протекает по уравнению.

С6 Н12 06 —> 2СН3СНОНСООН+энергия

При этом брожении наряду с молочной кислотой образуется побочные продукты.

По характеру молочнокислые бактерии бывают: гомоферментативные и гетероферментативные. Гомоферментативные бактерии образуют при брожении только молочную кислоту, а гетероферментативные наряду с молочной кислотой образуют значительное количество побочных продуктов (уксусную кислоту, спирт, диоксид углерода, водород и ароматические вещества).

При молочнокислом брожении превращение сахара протекает так же, как и при спиртовом брожении, до образования пировиноградной кислоты. Далее химизм этих двух типов брожения расходятся.

При действии гомоферментативных молочнокислых бактерий пировиноградная кислота восстанавливается в молочную кислоту.

СH3СОСООН + Н2 —> СН3СНОНСООН

Пировиноградная         молочная кислота

                                                          кислота

Процесс гетероферментативного молочнокислого брожения более сложен и менее изучен. Возбудители брожения - молочнокислые бактерии - анаэробные и неподвижные микроорганизмы палочковидной или шарообразной формы. Многие отличаются большей кислотно — и спиртоустойчивостью. По отношению к температуре среды молочнокислых бактерий есть как мезофиллы (оптимум роста 25-30 °С), так и термофилы (оптимум роста 45°С).

Молочнокислые бактерии применяют в промышленности для получения кисломолочных продуктов, для силосования кормов и т.д. Молочнокислое брожение происходит при приготовлении ржаного теста. Используют молочнокислые бактерии также для производства молочной кислоты, которая применяется для окисления продуктов в консервной, кондитерской промышленности, в производстве безалкогольных напитков и др.

Благодаря большому разнообразию синтезируемых ферментов микроорганизмы могут выполнять многие химические процессы боле эффективно и экономично, чем если бы эти процессы проводились химическими методами. Изучение биохимической деятельности микроорганизмов позволило подобрать условия для максимальной активности их как продуцентов различных полезных ферментов - возбудителей нужных химических реакций и процессов. Микроорганизмы все шире применяются не только в пищевой промышленности, но и в химической, сельском хозяйстве, медицине. Микроорганизмы, с помощью которых производят пищевые продукты, называют культурными. Их получают из чистых культур, которые выделяют из отдельных клеток.

Для выделения молочнокислых бактерий разработаны различные питательные среды. Некоторые из них предназначены для выделения отдельных групп молочнокислых бактерий (1.2), другие - для выделения из специфических субстратов (2. 5). Однако сведений о специальных средах для выделения молочнокислых бактерий из муки в литературе малочисленны и противоречивы. Поэтому разработаны питательные среды для выделения молочнокислых бактерий муки.

Объектом исследования служила мука высшего, первого и второго сортов из пшеницы «Казахстанская - 646» 161. Молочнокислые бактерии выделяем двумя методами: прямой посев проб из мучной болтушки на питательные среды и через посредство накопительных культур.

В первом случае 50 грамм муки вносили в колбу с 450 мл. стерильной водопроводной водой и тщательно перемешивали. Затем готовили ряд последовательных десятикратных разведений и из разведений 1 :102; 1 :103 по 1 мл. делаем глубинный посев на чашке Петри. Во втором 1 гр. муки вносили в пробирку с 9 мл. накопительной среды. Через 20-24 часа после выдерживания в термостате при 37˚С делали разведения и из них по 1 мл. производили глубинный посев на чашки Петри. Посевы выращивали в термостате при 30˚, 37˚, и 45° за 24-48 часов. Исследования повторяли несколько раз, результаты статистически обработаны.

Для выделения молочнокислых бактерий было апробировано 5 видов питательных сред различного состава. Среда Богданова (фосфорнокислый калий однозамещенный - 0,5 г.; фосфорнокислый калий двузамещенный - 0,5 г.; дрожжевой автолизат - 20 мл.; глюкоза - 20 г.; пептон - 10 г.; лимоннокислый натрий - 10 г.; агар-агар - 25 г.; гидролизованное молоко - 50 мл.; вода дистиллированная - 1000 мл.; pH - 7,0).

Среда Квасникова (Капустный отвар или томатный сок - 100 мл.; дрожжевой автолизат

-   20 г.; глюкоза - 20 г.; пептон - 10 г.; агар-агар - 20 г.; вода дистиллированная - 1000 мл.; этиловый спирт - 80 мл.; pH - 5,5 - 6,0), широко применяемая для выделения молочнокислых бактерий из молока и растений, была контрольной. Основные среды явились модификацией среды Богданова, в которой гидролизованное молоко заменялось 50, 100, 150 мл. мучного отвара. Они обозначены соответственно №1,2,3.

В качестве накопительных сред использовали обезжиренное молоко и мучной отвар. Для приготовления мучного отвара необходимо 120 г. муки второго сорта или ржаной заливали 1 л. водопроводной воды, хорошо перемешивали и выдерживали при 55˚- 60°С 15 минут. После охлаждения повторно нагревали, а затем фильтровали и стерилизовали при 0,5 атм 30 минут.

Из таблицы видно, что в муке высшего сорта количество молочнокислых бактерий невелико. Наибольшее их содержание обнаружено в среде Богданова; среды Квасникова и №2 оказались равноценными.

Численность молочнокислых бактерий в накопительных культурах зависит от состава использованных сред. Так, на обезжиренном молоке их количество увеличивается на 5-7 порядков, а на мучном отваре - на 3-4 порядка. В муке первого сорта количество молочнокислых бактерий больше, чем в муке высшего сорта. Здесь также максимальное количество их обнаруживается на среде Богданова. Однако на модифицированных средах число колоний, выросших при посеве проб из обезжиренного молока выше, чем на остальных средах. На мучном отваре общее количество молочнокислых бактерий колеблется от 8:10h до 3,3:109. Количество молочнокислых бактерий колеблется от 8:106 до 3,3:109. Максимальное содержание молочнокислых бактерий обнаружено в муке второго сорта, численность их на порядок выше, чем в муке высшего и первого сортов. При этом для прямого изолирования молочнокислых бактерий эффективны не только среда Богданова, но и среды №1 и 2.

На основании полученных результатов показана возможность использования сред с мучным отваром для повышения молочнокислых бактерий из муки.

Оптимальным условием является использование для их накопления обезжиренного молока с последующим высевом на гидроизолированную среду с мучным отваром.

Таблица. Влияние среды и методики высева на выделяемость молочнокислых бактерий из муки высшего, первого, второго сортов*

Среда

Прямой высев

Накопительная культура через

Обезжиренное молоко

Мучной отвар

30˚С

37˚С

45˚С

30˚С

37˚С

45˚С

30˚С

37˚С

45˚С

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Мука высшего сорта

Квасникова

3,3·102

8·102

3,2·101

1,4·109

8·108

4·107

3,5·102

2,9·107

2·105

Богданова

2·103

2,8·102

3,6·102

6,1·109

1,1·109

8·108

3·107

7·109

6·106

№1

2·102

2,3·102

3·102

3,8·109

6,4·109

7·108

2·107

3·107

3·106

№2

2,5·101

3·101

2·101

1,2·109

3,2·109

2,1·108

2·107

7·107

3·106

№3

6·101

1·102

3·101

6,8·109

3,4·109

1,3·108

2,4·107

4·107

11·106

Мука первого сорта

Квасникова

1,8·102

1,3·102

2,2·101

1,6·1010

1,2·109

7·107

2,6·107

4·107

8·106

Богданова

9,6·102

8,4·103

5,5·102

1,8·1010

1,4·109

7,8·108

1,7·108

1,0·108

6,2·107

№1

2·102

1·102

3·101

1,2·1012

1,8·1012

8,6·1011

7·108

1,4·109

1,6·108

№2

2,8·102

2,3·102

3·101

9,9·1012

1,6·1012

1,8·1011

3,3·104

5·109

1,0·109

№3

2,3·102

3·102

3·104

2,9·1012

7,8·1011

3·108

3,3·109

2,9·109

8,9·109

Мука второго сорта

Квасникова

2,7·102

1·102

9·101

1,5·1011

8,4·1010

6,8·109

9,6·107

1,7·107

2,8·106

Богданова

1,4·104

1,2·104

6·104

1,4·1012

1,1·1010

1,2·1010

7,2·107

9,2·107

1,1·107

№1

1,4·104

1,6·104

9,4·103

4,7·1012

8,9·1011

1,2·1010

1,5·108

1,9·108

1,6·107

№2

1,5·104

2,8·104

1,5·104

1,8·104

1,7·1010

1,2·109

1,6·107

1,1·108

1,6·107

№3

2,6·104

5,4·103

4,3·103

8,6·1012

3,2·1011

5·108

1,8·107

2,3·108

2·107

*Количество молочнокислых бактерий в 1 г

Литература

1.       Банникова Л. А. Селекция молочнокислых бактерий и их применение в молочной промышленности. М., 1975, 265с.

2.       Квасников Е. Н., Нестеренко О. А. Молочнокислые бактерии и пути их использования. М., 1976, 338с.

3.       Богданов В. М. Микробиология молока и молочных продуктов. М., 1969, 367с.

4.       Афанасьева О. В. Микробиологический контроль хлебопекарного производства. М., 1976, 142с.

5.       Калатунга Р. А. Палочководные молочнокислые бактерии, выделенные из заквасок, используемых в Цейлоне // - М.: Вестник МГУ, 1969, - №4. - С. 38 - 42.

6.       Районированные сорта сельскохозяйственных культур по Казахской ССР на 1985 год. Алма-Ата, 1984. С. 47 -49.