Молочнокислые бактерии фото

Молочнокислые бактерии — группа микроаэрофильных грамположительных микроорганизмов, сбраживающих углеводы с образованием молочной кислоты как одного из основных продуктов [1] . Молочнокислое брожение стало известно людям на заре развития цивилизации. С тех пор им пользуются в домашних условиях и в пищевой промышленности для переработки и сохранения еды и напитков. Традиционно к молочнокислым бактериям относят неподвижных, неспорообразующих кокковидных или палочковидных представителей отряда Lactobacillales (например, Lactococcus lactis или Lactobacillus acidophilus). В эту группу входят бактерии, которые используются в ферментации молочных продуктов, овощей. Молочнокислые бактерии играют важную роль в приготовлении теста, какао и силоса. Несмотря на близкое родство, патогенные представители отряда Lactobacillales (например, пневмококки Streptococcus pneumoniae) обычно исключаются из группы молочнокислых бактерий.

С другой стороны, дальние родственники Lactobacillales из класса актинобактерий — бифидобактерии часто рассматриваются в одной группе с молочнокислыми бактериями. Некоторых представителей аэробных спорообразующих родов Bacillus (например, Bacillus coagulans) и Sporolactobacillus (например, Sporolactobacillus inulinus) иногда включают в группу молочнокислых бактерий из-за сходства в метаболизме углеводов и их роли в пищевой промышленности [2] .

В природе молочнокислые бактерии встречаются на поверхности растений (например, на листьях, фруктах, овощах, зёрнах), в молоке, наружных и внутренних эпителиальных покровах человека, животных, птиц, рыб. Таким образом, помимо своей роли в производстве пищи и кормов, молочнокислые бактерии играют важную роль в живой природе, сельском хозяйстве и нормальной жизнедеятельности человека.

Молочнокислые бактерии известны благодаря способности перерабатывать сахар в молочную кислоту. Этот процесс издавна применялся людьми для консервации продуктов питания, приготовления кормов, изготовления разнообразных молочных продуктов, вина.

Характеристика бактерий

Молочнокислые бактерии являются грамположительными анаэробами. Это означает, что для окислительных процессов и обмена веществ им не требуется кислород. Молочнокислые бактерии относятся к группе (семейству) Lactobacillaceae, которое включает в себя:

• подсемейство Lactobacilleae (включает род Lactobacillus);
• подсемейство Streptococceae (включает роды Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus).

Первые два рода наиболее значимы для человека и его хозяйственной деятельности. Несмотря на близкое родство, представителей отряда Lactobacillales наподобие пневмонийных стрептококков обычно не относят к группе молочнокислых бактерий. А полезные бифидобактерии или микробы из рода Bacillus, являющиеся спорообразующими аэробами, иногда причисляют к группе лактобактерий из-за сходства в углеводном обмене и их роли в пищевой промышленности.

Классификация

Классификация молочнокислых бактерий разработана недостаточно. По характеру выделяемых продуктов брожения их разделяют на две группы.

• Гомоферментативные. В результате сбраживания углеводов выделяется в основном молочная кислота. В малых количествах процессу сопутствуют янтарная и фумаровая кислоты, углекислый газ и этанол.
• Гетероферментативные также образуют в результате разложения углеводов молочную кислоту. Наравне с этим примерно половину сахаров они используют на производство уксусной кислоты, диоксида углерода и этанола.

Классификация по форме затруднена, поскольку молочнокислые бактерии относятся к группе изменчивых микроорганизмов. Форма микробной клетки зависит от возраста бактерии, химической среды и условий обитания. Для определения вида лактобактериям создают конкретные условия, используют стандартную среду и проводят исследование культуры в определенном возрасте. Также оценивают тип сбраживания углеводов, потребность в источниках питания, оптическое вращение молекулы молочной кислоты.

Стрептококки

Виды рода Streptococcus по типу брожения относятся к гомоферментативным. При сбраживании более 90% исходных сахаров они превращают в молочную кислоту и лишь малое их количество – в уксусную кислоту и спирт. Наиболее известными представителями являются культуры:

• Str. lactis.
• Str. citrovorus.
• Str. diacetilactis.
• Str. paracitrovorus.
• Str. thermophilus.
• Str. cremoris.
• Str. liquefaciens.

Лактобациллы

В молочной промышленности лактобациллами называют молочнокислые палочки. Они сквашивают молоко намного быстрее, чем кокковые формы, достигая более низких значений рН (около 3,5). Оптимальное развитие лактобациллы показывают в условиях кислой среды с пониженным содержанием кислорода. В природе эти бактерии обитают на поверхности растений, выделяются из слюны и пищеварительного тракта человека и животных.

Отмечено, что стерильно выдоенное молоко не содержит молочнокислых палочек – они поступают в него из внешней среды. Лактобациллы выдерживают кратковременную пастеризацию, но погибают при высоких температурах стерилизации. Поэтому в пастеризованном молоке молочнокислые бактерии значительно снижены, но все-таки присутствуют. Самые распространенные представители рода Lactobacterium:

• L. bulgaricum.
• L. casei.
• L. plantarum.
• L. acidophilum.
• L. brevis.

Основные свойства

Кокковые формы лактобацилл имеют диаметр 0,6 – 1,1 мкм. В культуре кокки расположены одиночно, сдвоенно или цепочками различной длины. Палочки очень вариабельны по форме: от шаровидных до нитевидных форм длиной от 0,7 до 8,0 мкм, одиночные или в цепочках. На морфологию клеток значительно влияет химический состав среды обитания. Молочнокислые бактерии, фото которых представлено ниже, выделены из йогуртовой закваски.

Размножаются лактобактерии в основном делением, описаны случаи перешнуровывания клетки и размножения с помощью гонидий. Доказано наличие фильтрующихся форм и процесса спорообразования.

Где обитают молочнокислые бактерии

Лактобактерии не могут самостоятельно синтезировать аминокислоты и некоторые витамины. По этой причине их нет ни в почве, ни в воде. В естественных условиях их выделяют из содержимого кишечника человека и животных, с поверхности растений. Оптимальной средой для жизнедеятельности молочнокислых бактерий является молоко и молочные продукты.

Источники питания для лактобактерий – это моно- и дисахариды. Некоторые разновидности сбраживают полисахариды, например, декстрозу. Также в качестве источника энергии эти микроорганизмы при определенных условиях используют органические кислоты: яблочную, уксусную, пировиноградную, муравьиную, фумаровую и лимонную. При отсутствии углеродсодержащих субстратов для питания могут перерабатывать аминокислоты.

Молочнокислые бактерии не способны к синтезу органического азота, поэтому требовательны к его содержанию в питательной среде. Также нуждаются они в витаминах, особенно в пуриновых основаниях: биотине, тиамине, пантотеновой, фолиевой кислотах. Все формы лактобацилл устойчивы к повышенной концентрации спирта. При этом они медленнее размножаются, но дольше живут. Так, в осветленных винах молочнокислые бактерии сохраняются до 7 месяцев.

Микроб является мезофильным, реже термофильным. Оптимальная температура для жизнедеятельности составляет + 25 °С. + 30 °С. При + 15 °С брожение значительно замедляется, а при + 45 °С лактобациллы перестают размножаться. Среда обитания молочнокислых бактерий может быть как кислородной, так и без доступа воздуха. Кислород им не нужен, в большинстве случаев он угнетает развитие микробов и препятствует нормальному процессу брожения.

Молочнокислое брожение

Молочнокислым брожением называется процесс анаэробного окисления углеводов, при котором выделяется молочная кислота. В результате молочнокислого брожения бактерии получают энергию, реализуемую для роста и размножения в безкислородных условиях. При этом лактобактерии снижают рН до значений ниже 5, подавляя рост других микроорганизмов.

Гетероферментативное брожение – более сложный процесс. В зависимости от условий и микробной культуры из углеводов образуется различное сочетание молочной и уксусной кислоты с выделением диоксида углерода и этанола.

Молочнокислое брожение в чистом виде применяют в химической промышленности для получения молочной кислоты. Ее широко используют для выделки кожи, в красильном производстве, в фармацевтике, при изготовлении пластмассы и стиральных порошков. В пищевой промышленности молочная кислота требуется для производства кондитерских изделий и безалкогольных напитков.

Не всегда молочнокислое брожение полезно для человеческой деятельности. Самопроизвольно возникающий процесс, начинающийся в молоке, вине, безалкогольных напитках, приводит к порче продуктов. Органолептически это выражается в прокисании, помутнении и ослизнении субстрата.

Пищевая промышленность и лактобактерии

Для производства и консервации различных продуктов широко используются молочнокислые бактерии. Значение их особенно велико в молочном деле.

Для получения молочнокислых продуктов стерилизованное молоко или сливки сквашивают путем внесения чистых культур. Они носят название «стартовых заквасок». В зависимости от типа закваски получают разные продукты.

Для производства кефира и кумыса применяют культуры, которые, кроме молочнокислого, обеспечивают и спиртовое брожение. Закваску готовят на основе кефирных зерен, являющихся источником обширного сообщества еще до конца не изученных микроорганизмов (молочнокислые палочки и стрептококки, микрококки и дрожжи).

В процессе изготовления сыров молочнокислые бактерии работают на первом этапе, обеспечивая сворачивание казеина, затем их сменяют пропионовокислые микроорганизмы.

Для получения кисломолочного масла в сливки вносят культуру Str. lactis, Str. cremoris и Leuconostoc cremoris. При добавлении в гомогенезированное молоко L. bulgaricus и Str. thermophilus получают йогурт.

В производстве творога и сыров немецкой группы в молоко вносят закваски, содержащие Str. lactis или L. bulgaricus и Str. thermophilus. А для изготовления твердых сыров на стадии созревания используют культуру L. casei и Str. lactis.

При производстве вин широко применяют три рода лактобактерий: Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc. В основном это гетероферментативные кокки, обеспечивающие брожение по яблочно-молочному типу в высококислотных винах. При этом они сбраживают яблочную кислоту и не затрагивают другие химические компоненты вина. Лактобактерии могут испортить напиток, вызвав молочнокислое брожение. В результате появляются такие пороки вина, как прогоркание, ожирение, разложение винной кислоты.

В хлебе обнаруживают около 70 вкусовых и ароматических веществ, среди них 28 кислот, 11 спиртов, 28 карбонильных соединений, 6 эфиров, метилмеркаптан и аммиак. Молочнокислые бактерии принимают участие в образовании большинства из них. Наибольшее значение лактобациллы имеют для производства ржаного хлеба. Закваска придает тесту упругость, разрыхляет его и способствует подъему. Кислотность теста – важный показатель качества. При производстве пшеничного хлеба лактобактерии играют незначительную роль, в основном процесс зависит от дрожжевых культур. Основными составляющими молочнокислых заквасок для подготовки теста являются L. brevis, L. plantarum и L. fermenti.

Молочнокислые бактерии применяются при изготовлении салями и сервелата, других колбасных изделий, при созревании рыбы слабого посола. Молочная кислота ускоряет процесс консервирования и придает продуктам ценные вкусовые качества.

• Биологическое консервирование овощей и фруктов.

Заготовки проводятся по тому же принципу, что и силосование корма. Углеводы растений под воздействием молочнокислых бактерий превращаются в молочную и уксусную кислоты, которые являются прекрасными консервантами.

Роль в сельском хозяйстве

Силосование корма – это лучший способ заготовки и сохранения зеленой массы. Для создания необходимых условий исходное сырье (траву, зеленую массу кукурузы, ботву) укладывают в специальные силосные ямы, тщательно утрамбовывают и накрывают слоем земли. При этом создаются условия, в которых основная часть микробов погибает, а молочнокислые бактерии перерабатывают углеводы растений до тех пор, пока концентрация молочной кислоты не составит 60 % и более, а кислотность силоса не достигнет рН 4.5. Кроме молочной, в силосе накапливается и уксусная кислота. Для завершения процесса требуется около одного месяца.

Микрофлора в кишечнике человека

В кишечном тракте человека обитает множество молочнокислых микроорганизмов, называемых лакто- и бифидобактериями. Продукт их метаболизма – молочная кислота – обладает рядом положительных моментов.

• Стимулирует перистальтику кишечника.
• Уменьшает газообразование.
• Стимулирует выделение пищеварительных соков.
• Улучшает усвояемость кальция, фосфора и железа.

Кроме того, лактобактерии обладают способностью противостоять различным патогенным микробам. За счет выработки биологически активных веществ (органические кислоты, перекись водорода, антибиотики и бактериоцины) происходит вытеснение опасных для деятельности кишечника микроорганизмов. Если в содержимом химуса молочнокислые бактерии снижены по количеству, то их место занимает условно-патогенная микрофлора. На основе выделенных из кишечника человека и животных штаммов разработаны лекарства, улучшающие состояние больного при многих инфекциях.

Что такое пробиотики

Еще в начале XX века знаменитый русский ученый Илья Ильич Мечников провел ряд экспериментов по восстановлению микрофлоры кишечного тракта человека с помощью культуры молочнокислой палочки L. bulgaricus. В результате исследований Мечников разработал первый пробиотик – «мечниковскую простоквашу», которую в течение многих лет употреблял сам, назначал пациентам и рекомендовал пить всем знакомым.

В настоящее время пробиотики – класс лекарственных препаратов, направленный на восстановление естественной среды организма. Многолетние изучения доказали эффективность применения пробиотиков (в том числе и лактобактерий) в различных клинических случаях.

• При синдроме раздраженного кишечника регулярный прием молочнокислых культур избавляет от запоров и уменьшает время прохождения пищи по кишечнику.
• Лактобактерии обладают иммуностимулирующим действием. Они способствуют выработке в кишечнике антител, цитокинов, интерферона и повышают активность фагоцитов.
• Через регуляцию иммунного ответа снижают интенсивность аллергических реакций, в том числе на антибиотики.
• Профилактируют возникновение респираторных заболеваний и диарей вирусного происхождения в зимние месяцы.
• Снижают уровень «вредного» холестерина в крови, улучшают метаболизм в печени.

Молочнокислые пробиотические бактерии широко применяются в медицине для профилактики и лечения острых и хронических заболеваний кишечника, дыхательных путей, для восстановления кишечной микрофлоры и стимуляции иммунитета. Принимать культуры пробиотиков можно как в виде таблеток и порошков, так и в натуральном виде (кефир, простокваша, ацидофильное молоко, йогурты и другие продукты молочной промышленности).

Ученые давно установили, что все сложно организованные многоклеточные организмы находятся в симбиотической связи с бактериями. Причем бактерии-симбионты не только не оказывают какого-либо вредного воздействия на организм своих многоклеточных хозяев, ну и активно помогают ему выживать.

Местом наибольшего скопления бактерий-симбионтов в организме человека является пищеварительная система.

Впрочем, столь большое число бактерий в кишечном тракте кажется неправдоподобно большим только на первый взгляд. Достаточно вспомнить, что площадь слизистой оболочки кишечника составляет 400 кв.м., что соответствует поверхности двух теннисных кортов. Подумать только, сколько бактерий обитает на настоящих площадках для игры в теннис!

Первые бактерии попадают в организм ребенка с первым в его жизни молоком матери. По мере взросления, меняет свой состав и микрофлора кишечника.

Состав кишечной микрофлоры неоднороден на всем протяжении желудочно-кишечного тракта. В верхних отделах пищеварительной трубки (в желудке), количество микроорганизмов невелико. В основном здесь обитают аэробные стрептококки, лактобациллы и дрожжевые грибки.

молочнокислые бактерии

Собственно в самом кишечнике проживают главном образом E.coli, известная как кишечная палочка, и спороносные бациллы. Но одним из самых важных компонентов микрофлоры здорового кишечника являются молочнокислые бактерии.

Кто такие молочнокислые бактерии?

Молочнокислые бактерии , входящие в состав микрофлоры кишечника, представляют собой многочисленную группу анаэробных грамположительных микроорганизмов.

Сегодня значение термин «анаэробный» не является каким-либо секретом даже для людей, бесконечно далеких от биологии. Большинство прекрасно знает, что анаэробными называются такие живые организмы, для жизни и размножения которых противопоказан кислород.

Деление же бактерий на грамположительные и грамотрицательные часто остается непонятым. У несведущего в микробиологии человека даже может возникнуть впечатление, что грамотрицательные бактерии — это какие-то невероятные организмы с отрицательной массой тела, прибывшие на Землю из самой черной дыры.

На самом деле все намного проще и прозаичнее. Происхождение настоящих терминов связано с тем, что разные виды бактерий окрашиваются в разные цвета при применении популярного в микробиологии метода Грама: грамположительные бактерии демонстрируют синюю окраску, грамотрицательные — красную. Различие в окраске обусловливается различным строением клеточной стенки.

Итак, молочнокислые бактерии — это анаэробные микроорганизмы. Кислород им для жизни абсолютно не нужен и даже противопоказан, а вот наличие углеводов совершенно необходимо. Все молочнокислые бактерии сбраживают углеводы с образованием молочной кислоты.

Молочнокислые бактерии разделяют по формам их клеток: шаровидные (Streptococcus lactis), палочковидные (Lactobacillus). А так же по субстрату, то есть тому углеводу, который эти бактерии переводят в молочную кислоту: Lactobacillus — глюкоза и лактоза, Betabacterium — глюкоза и мальтоза.

Функции молочнокислых бактерий в организме человека

У данных бактерий есть несколько основных функций.

1. Вырабатывая молочную и уксусную кислоту, они отвечают за поддержания в кишечнике нормального уровня кислотности.
2. Умеют нормализовать барьерную функцию в кишечнике, благодаря которой организм человека эффективно противостоит различным болезнетворным агентам. Иными словами, данные симбиотические организмы совершенно необходимы для правильной работы иммунной системы.
3. Защищают печень, подавляя активность токсических метаболитов.

Кроме молочной и уксусной кислот, молочнокислые бактерии выделяют еще целый ряд полезных для организма человека соединений:

• синтез летучих соединений (перекиси водорода, сероводорода), токсичных для многих чужеродных микроорганизмов, способствует борьбе с кишечными инфекциями;
• образование коротких цепочек жирных кислот активизирует перистальтику кишечника;
• производимые молочнокислыми бактериями витамины и микроэлементы благотворно влияют на весь организм в целом.

Воздействие молочнокислых бактерий на эмоциональное состояние человека

Перечисленные выше функции кишечной микрофлоры были известны ученым уже достаточно давно. В последнее время стало ясно, что у молочнокислых бактерий есть еще одна крайне важная задача — они помогают поддерживать психическое здоровье.

Недавние исследования установили, что

Было выяснено, что для нормального психического состоянии совершенно необходимы опредленные микроорганизмы, которые регулируют настроение человека и другие психические процессы.

В экспериментах с бактерией Bifidobacteriumlongum NCC3001 было показано, что данный микроорганизм является мощным противотревожным агентом. У другой бактерии — Lactobacillus rhamnosus – была показана возможность воздействовать на ГАМК (гамма-аминомасляную кислоту), представляющую собой крайне важный тормозной нейротрасмиттер. Lactobacillus rhamnosus умеет регулировать уровень ГАМК в некоторых отделах мозга, что приводит к уменьшению выброса гормона стресса кортизола и, следовательно, к уменьшению тревожности.

Каким же образом бактерии, проживающие в кишечнике, способны влиять на работу мозга?

Чтобы ответить на этот вопрос, надо просто вспомнить, что человеческий организм имеет не два (спинной и головной), а три мозга.

Помимо центральной нервной системы, в организме есть еще и брюшная нервная система (брюшной мозг), развивающийся из тех же эмбриональных закладок, что и ЦНС.

Брюшной и головной мозг работают в очень тесной связи друг с другом. А потому то, что происходит в кишечнике, имеет самое непосредственное влияние на то, что происходит в голове. Связь головного и брюшного мозга обеспечивает блуждающий нерв, который выходит из черепа и заканчивается в брюшной полости.

Поддерживать в организме нормальное соотношение различных кишечных бактерий достаточно просто: все, что для этого требуется — это полноценное здоровое питание. К сожалению, как раз такого питания большинство из нас в настоящий момент и лишено, причем даже в том случае, если мы едим достаточно много кисломолочных продуктов, фруктов, овощей и нежирного мяса. Дело в том, что многие современные продукты являются не вполне доброкачественными. То есть отравиться ими, конечно, нельзя, но и пользы они особой не приносят. В результате поддержание кишечной микрофлоры в нормальном работоспособном состоянии становится делом весьма непростым.

Помимо неправильного питания, к подавлению микрофлоры кишечника ведут такие факторы, как курение, злоупотребление алкоголем, нервное перенапряжение, а так же прием многих лекарств (антибиотиков, противовоспалительных сфероидных препаратов, слабительных средств).

О том, как оказать помощь братьям нашим меньшим, молочнокислым бактериям, при помощи современных методов натуропатии следующей публикации.