Экология и распространение бактерий молочнокислого брожения – Морфология, систематика, экология молочнокислых бактерий вина
Экология и распространение бактерий молочнокислого брожения – Морфология, систематика, экология молочнокислых бактерий вина
Микробиология виноделия
Вино представляет собой продукт спиртового брожения виноградного или плодово-ягодного сока. В виноградном соке (сусле) содержится вода —до 80%, сахара (глюкоза, фруктоза)—15%, пектиновые, красящие, дубильные, азотистые вещества, органические кислоты, витамины и др. Химический состав сока (сусла) зависит от сорта винограда и почвенно-климатических условий его произрастания.
Важнейшей операцией в виноделии является брожение сока. В процессе брожения сахар, содержащийся в соке, сбраживается дрожжами с образованием этилового спирта и СО2. Первичный процесс брожения протекает в больших емкостях (бочках, бутах) или непрерывным способом в бродильных резервуарах. Оптимальные условия брожения: t=20—25°С, содержание сахара—10—20%, кислотность сусла — 8—10г/л. В ходе брожения образуются соли органических кислот—кислый виннокислый калий и кальций, которые выпадают в осадок в виде винного камня.
По окончании брожения вина снимают с осадка и фильтруют. Некоторые из них в таком виде уже считаются готовыми, другие являются лишь полуфабрикатами — виноматериалами и используются для дальнейшей переработки — купажа вин и шампанского, а также используются для переработки на коньячные виноматериалы (вторичное виноделие).
Ведущую роль при брожении виноградного и плодово-ягодного соков выполняют дрожжи. Соки являются идеальной питательной средой для развития самых разнообразных видов дрожжей, которые всегда в больших количествах присутствуют на поверхности спелых ягод и плодов. Далеко не все виды дрожжей играют положительную роль в брожении. Многие из них тормозят процесс и ухудшают качество продуктов.
Винодельческие (“культурные”) дрожжи должны быть устойчивыми к низким температурам, спирту, высокой кислотности, высокому давлению углекислоты, накапливать до 20% спирта, давать хорошие осадки.
Типичными представителями этой группы являются дрожжи Saccharomyces vini и Saccharomyces oviformis. В большинстве случаев указанные дрожжи имеют овальную форму клеток, строение которых не отличается от строения клеток других сахаромицетов. Они размножаются почкованием и способны образовывать споры, сбраживают глюкозу, фруктозу, мальтозу, сахарозу; образуют до 18% спирта. Кроме “культурных” дрожжей в виноградное сусло постоянно попадают (иногда в больших количествах) так называемые “дикие” дрожжи, которые слабо сбраживают сахара и образуют побочные продукты, резко ухудшающие качество вин (“болезни вина”).
Дрожжи Hanseniaspora (апикулятус) всегда присутствуют на винограде и других ягодах и плодах. Иногда составляют до 90% всей микрофлоры сусла. Клетки имеют лимонообразную форму (Рис. 14), чрезвычайно быстро размножаются. Они образуют всего 4—7% спирта, угнетают культурные дрожжи. Вино приобретает посторонние запах и вкус.
Дрожжи Pichia (пихия). Форма клеток у них овальная, эллипсовидная, колбасовидная (Рис. 14). Спиртовое брожение они не вызывают, окисляют сахара до СО2 и Н2О, образуют пленку (“цвель”, помутнения). Вино приобретает фруктово-эфирный и лекарственный привкус. Продукты метаболизма тормозят рост винных дрожжей и снижают их бродильную способность.
Дрожжи Hansenula (ганзенула). Клетки у них различной формы (Рис. 14). Они образуют споры шляповидной формы. При брожений образуется не более; 3—4% спирта, пленка, осадок, большое количество эфиров, которые придают вину резкий посторонний запах.
Дрожжи Saccharomycodes Iиdwigii (сахаромикод Людвига). Крупные клетки образуют 9—11% спирта, тормозят развитие культурных дрожжей, вызывают помутнение полусладких вин. Способны развиваться в сульфитированном сусле при содержании до 600 мг/л.
Дрожжи -Brettanomyces — клетки овальные, удлиненные (Рис. 14). Тормозят развитие шампанских дрожжей. Вредители производства шампанских вин, являются причиной возникновения “мышиного” запаха.
Пленчатые дрожжи (Mycoderma) имеют клетки овальной и колбасовидной формы. Спор не образуют, аэробы. На сусле и вине образуют сухую, матовую, морщинистую пленку. В вине снижается содержание спирта, увеличивается количество летучих кислот, что придает ему кислый вкус. Снижается активность развития винных дрожжей. Не развиваются при концентрации спирта более 12%. Микодерма является главным возбудителем “цвели”. В результате действия пленчатых дрожжей вино в конце концов превращается в водянистую жидкость с неприятным запахом и вкусом. Портятся легче всего сухие виноградные вина с невысокой крепостью, хранящиеся в неполной таре (бочках, бутах).
Из числа бактерий вредители виноделия представлены в основном палочковидными формами.
Acetobacter (уксуснокислые бактерии). Палочковидные, аэробные, подвижные, спор не образуют. Окисляют спирт до уксусной кислоты. При содержании кислоты 1 г/л вино приобретает уксусный привкус, а при содержании 2г/л — непригодно для употребления. Разные виды уксуснокислых бактерий образуют пленки, развиваются при содержании спирта от 9 до 14%, при температуре от 8 до 35°С. Чаще встречаются в белых винах, чем в красных.
Lactobacillus (молочнокислые бактерии). Молочнокислое брожение в сухих винах происходит за счет разложения яблочной кислоты на молочную и СО2 (яблочно-молочнокислое брожение). В результате разложения сахаров образуются также молочная и летучие кислоты. Больное вино приобретает резкий, сладковато-кислый, “царапающий” вкус и запах квашеных овощей. Возбудителями являются палочки видов Lactobacillus gracile, L. buchneri, L. breve, L. plantarum и др. Многие виды указанных бактерий очень устойчивы к спирту (до 23%). Оптимальная температура развития 22 —30°С. В крепких винах с содержанием сахара 16 — 20% наблюдается образование “шелковистых” нитей (на свет). Вино приобретает острый, кислый вкус, запах квашеной капусты.
Некоторые виды бактерий могут вызывать образование слизи в вине (ожирение). Возбудителем являются мелкие, короткие палочки, образующие цепочки (Рис.14), анаэробы — Bacterium viscosus. Заболевание происходит в результате разложения остаточного сахара с образованием декстриноподобного углевода — вискозы. Подвержены заболеванию в наибольшей степени молодые, малокислотные белые вина с остатками сахара и содержанием спирта не более 12%. Вино становится слизистым, “пустым”, с неприятным вкусом.
Bacterium tartarophorum. Короткие палочки образуют нити, неподвижны, спор не образуют, факультативные анаэробы (Рис. 14). Отличительной особенностью их является способность образовывать маннит из фруктозы. Кроме того, они разлагают яблочную и винную кислоты, глицерин с образованием уксусной, молочной, пропионовой кислот и СО2. В результате в винах наблюдается помутнение, побурение, образование вялого “плоского” вкуса, запаха уксусного эфира. Заболеванию (турн) подвержены столовые и крепкие вина
Дрожжи Hаnseniaspora (ганзеаспора, или апикулятус)
Дрожжи Brettanomyces (бреттаномицес)
Дрожжи Pichia (пихия)
Дрожжи Hansenula (ганзенула)
Бактерии: 1-слизеобразующие (Bacterium viscosus); 2-тартарофорум (Bacterium tararophrun).
Морфология, систематика, экология молочнокислых бактерий вина – Экология и распространение бактерий молочнокислого брожения
Содержание материала
Присутствие молочнокислых бактерий на винограде
Присутствие молочнокислых бактерий на винограде было обнаружено совсем недавно (Пейно и С. Домерк, 1961, 1962). Радлер (1958) выделил из виноградных листьев бактерии, способные сбраживать яблочную кислоту, а по данным Окса (1959), эти бактерии могут вызывать болезни растения, выражающиеся в увядании гребней и плода.
На винограднике молочнокислые бактерии распределены неравномерно. На практике каждый год наблюдают, что яблочно-молочное брожение труднее происходит в винах с определенными характеристиками или из одних определенных районов по сравнению с другими винами, без какой-либо возможности объяснить это явление составом винограда.
Классификация молочнокислых бактерий
Гомо- или гетерофермен гативная характеристика
Pediococcus cerevisiae Pediococcus pentosaceus
Leuconostoc gracile Leuconostoc oinos A+ Leuconostoc oinos X+ Leuconostoc oinos P +
Lactobacillus plantarum Lactobacillus casei Streptobacterium sp.
Lactobacillus fructivorans Lactobacillus desidiosus Lactobaccilus hilgardii Lactobacillus brevis
В начале спиртового брожения присутствие бактерий остается незамечен- ным, так как размножение дрожжей протекает намного быстрее и в больших количествах; но при внимательном наблюдении с помощью микроскопа, начиная с четвертого или пятого дня брожения, в чане обнаруживают присутствие бактерий различного вида. Обычно это бактерии яблочно-молочного брожения. Что касается болезнетворных бактерий, то они, по всей видимости, присутствуют на винограде так же, как и другие микроорганизмы, но развиваются далеко не всегда, а лишь в тех случаях, когда этому способствуют условия и среда.
Пейно и Домерк провели систематические исследования по распределению молочнокислых бактерий. Необходимо подчеркнуть, что эти бактерии встречаются как в районах производства винограда, идущего на приготовление ликерных вин, в которых обычно не бывает яблочно-молочного брожения, так и в тех районах, в которых это превращение полезно. Однако можно считать, что бактерии яблочно-молочного брожения имеют меньшее распространение, чем дрожжи и уксуснокислые бактерии.
В серии сусел, обсемененных культурой Sacch. oviformis, присутствие бактерий наблюдалось только 5 раз вместо 8, что подтверждает факт угнетения яблочно-молочного брожения некоторыми дрожжами.
В 1961 г. параллельно с выделением бактерий из прессового сусла производили изоляцию их из воды, которой промывали грозди винограда на месте. До начала операции вода была стерильной. Промывной водой обсеменяли питательную среду, содержащую яблочную кислоту. При этом были отмечены случаи сбраживания Яблочной кислоты.
Наблюдалось присутствие молочнокислых бактерий в прессовых суслах (в %):
Прессовые сусла
при их рН, не обсемененные дрожжами 25
при рН 3,8, не обсемененные дрожжами 60
при их рН, обсемененные дрожжами 5
Вода, использованная для мытья винограда 31
При естественном рН виноградного сусла, например при рН от 3,1 до 3,5, установлено, что большая часть молочнокислых бактерий винограда не способна развиваться.
Присутствие молочнокислых бактерий в подвалах
Присутствие таких бактерий на винодельческом оборудовании и в производственных помещениях вполне возможно; общеизвестен риск загрязнения нового вина при помещении его в бочки или в буты, ранее содержавшие испорченные виноматериалы. Точно так же в отдельных случаях может проявиться яблочно-молочное брожение вследствие обсеменения винодельческих емкостей. Но меры по поддержанию оборудования бродильных цехов и подвалов в чистом и стерильном состоянии, необходимые для предотвращения порчи вин, одновременно препятствуют и обсеменению их бактериями яблочно-молочного брожения. Ж. Риберо-Гайон установил постоянное присутствие бактерий, воздействующих на яблочную и иногда на винную кислоту, на полах винодельческих заводов и винных подвалов. Вина, приведенные к рН 4,0, и растворы винной кислоты были распределены по флаконам и стерилизованы нагреванием. Затем эти жидкости загрязняли различными способами, закупоривали и оставляли на несколько недель при температуре 25° С. В этих условиях наблюдали сбраживание винной кислоты во всех флаконах, загрязненных частицами, взятых с влажных или сухих полов бродильных цехов, и, наоборот, не отмечалось никакого развития бактерий из плесени на стенах, из кусочков дерева, взятых с наружной поверхности бочек или в результате контакта в течение многих часов с воздухом бродильных помещений. Аналогичные опыты с использованием вина с высоким содержанием яблочной кислоты показали присутствие бактерий яблочно- молочного брожения на полу и на древесине бочек и отсутствие их в плесени на стенах и в воздухе подвалов.
Вебб и Ингрэм (1960) указывают, что возбудитель самопроизвольного брожения вносится не с виноградом, а поступает прежде всего из бродильных чанов.
Присутствие молочнокислых бактерий в винах
Присутствие бактерий в молодых винах представляет обычное явление. Если при соблюдении необходимых условий асептики взять в бутылку некоторое количество молодого вина сразу же на выходе из бродильного чана, закупорить и оставить ее на несколько недель при температуре 25° С, то всегда наблюдают развитие бактерий, если только виноград или сусло не подвергались сильной сульфитации.
Молочная кислота L (+) как контроль присутствия молочнокислых бактерий в виноделии
Образование молочной кислоты в процессе спиртового брожения сахара имеет место всегда, но оно относительно невелико. Для такой природной среды, как виноградное сусло, среднее количество образующейся кислоты составляет около 200 мг/л. Все дрожжи, .способные к брожению, за исключением одних, которые были исследованы авторами, т. е. 30 видов, дают D(—)- молочную кислоту и лишь следы L( + )- молочной кислоты. Штаммы одного и того же вида различаются по общему производству молочной кислоты, но не по природе этой кислоты. При рН меньше 4,0 содержание образовавшейся L ( + )-молочной кислоты никогда не превосходило 15 мг/л. Sacch. veronae является единственным видом, способным образовать повышенные количества L( + )-молочной кислоты, вплоть до 1,8 г/л, но эти дрожжи в виноделии встречаются редко.
Таким образом, вина, не подвергшиеся действию бактерий, содержат мало молочной кислоты, обычно менее 0,5 г/л, включающей большую часть изомера D(—). В винах, где происходило яблочно-молочное брожение, молочная кислота находится в более значительных количествах и состоит в основном из изомера L( + ), поскольку при яблочно-молочном брожении образуется только эта кислота.
Другими словами, когда вино проходит чистое спиртовое брожение, в смысле «брожения, свободного от молочно-кислых бактерий», оно содержит почти исключительно D(—)-молочную кислоту; когда же оно подверглось, кроме того, яблочно-молочному брожению, оно содержит главным образом L( + )-молочную кислоту; наконец, когда действие бактерий направлено на восстанавливающие сахара (молочнокислое скисание), конфигурация молочной кислоты зависит от вида бактерий.
В качестве примера в табл. 10.2 показана эволюция L( + )-молочной кислоты, определенной ферментативным путем во время спиртового, брожения винограда красных сортов в нескольких чанах.
В чане А сусло сульфитировали из расчета 50 мг/л сернистого ангидрида путем перемежающегося орошения дробленой массы сернистым раствором, в чане Б — с помощью устройства с регулируемым стоком, в чане В — посредством автоматического дозировочного насоса для сульфитации; он был спущен по истечении 4 дней.
Образование молочной кислоты L (+) (в г/л) в процессе виноделия по красному
Вино из сусла первой
фракции
Прессовое вино
В отдельных чанах со слабой сульфитацией или совсем без нее образование небольшого количества L( + )- молочной кислоты начинается уже в день наполнения. Затем содержание ее постепенно возрастает, особенно в мезге на протяжении всего периода спиртового брожения и после его завершения. Оно бывает более интенсивным при длительном брожении на мезге, чем при коротком, и может достигать 150 мг/л ко времени спуска чана. Эти значения намного превосходят те, которые могут быть получены только дрожжами, и в самых благоприятных условиях составляют от 15 до 20 мг/л. Таким образом, можно сделать вывод, что молочнокислые бактерии присутствуют в дробленой массе и проявляют свою активность с момента наполнения бродильных емкостей. Внимательное наблюдение в микроскоп подтверждает их присутствие, следовательно, энзиматический анализ L( + )-молочной кис- лоты представляет собой чувствительный и точный способ раннего обнаружения бактерий при производстве вин; он более чувствителен, чем прямое наблюдение под микроскопом, точнее, чем количественный анализ летучей кислотности или яблочной кислоты.
Таким путем авторам удалось наблюдать во время последних сезонов виноделия, что бактерии появляются в бродильных емкостях очень рано, значительно раньше, чем можно было думать; однако их развитие прерывается сульфитацией.
На винограде существуют молочнокислые бактерии; они, несомненно, находятся также на оборудовании и в производственных помещениях, следовательно, виноград в большей степени обсеменен самой разнообразной молочнокислой микрофлорой. Среди этих бактерий далеко не все способны развиваться в вине: некоторые не могут размножаться при рН сусла или вина, но они могут в дальнейшем развиваться в выжимке, в зонах с более высоким рН, которые создает мацерация кожицы и семян, тканей винограда, менее кислых и богатых минеральными веществами; другие бактерии быстро подавляются спиртом, образованным дрожжами. Наконец, остается лишь очень небольшой процент бактерий винограда, которые выживают и вызывают в последующем яблочно-молочное брожение, постепенно приспосабливаясь к условиям среды, в данном случае вина.
Весьма похоже на то, что некоторые молочнокислые бактерии начинают развиваться в сусле с момента дробления винограда и заполнения чанов соком, но они быстро ингибируются спиртом и в дальнейшем размножаются очень медленно. Некоторые бактериальные клетки приспосабливаются к среде через более или менее длительный латентный период. Нужно также учитывать тот факт, что в процессе брожения среда становится все менее и менее благоприятной для молочнокислых бактерий возможно вследствие истощения дрожжами питательных веществ. Последние конкурируют с бактериями и в целом находятся в более выгодном положении, поскольку они намного превосходят бактерии по численности, лучше приспособлены к условиям рН, а селективный эффект сульфитации идет им на пользу.
Все эти наблюдения показывают, что яблочно-молочное брожение, которое возникает через несколько дней или недель после окончания спиртового брожения, происходит после длительного периода адаптации бактерий, начавшейся сразу же после дробления винограда. Естественное яблочно-молочное брожение является результатом деятельности устойчивых бактериальных клеток и их медленной приспособляемости к среде.
Распространение различных видов молочнокислых бактерий
Как правило, кокки встречаются в винах в процессе яблочно-молочного брожения чаще, чем бациллы. Соотношение обеих форм бактерий может зависеть от климата или от исходной кислотности сусла.
Не претендуя на то, чтобы служить общим законом, процентные отношения, приведенные в табл. 10.3 и рассчитанные на пробах Домерк, все же, по- видимому, хорошо отражают его сущность. Таким же образом Малан и сотрудники (1965) обнаружили на севере Италии только кокки, тогда как, наоборот, Пуатвэн и сотрудники (1963) в Уругвае, Ди Пляси и Ван Цил (1963) в Южной Африке, т. е. в значительно более теплом климате, не обнаружили гетероферментативных кокков.
В табл. 10.4 дано распределение штаммов, взятых из различных видов среды. На винограде было найдено больше бацилл, чем кокков, принадлежащих к небольшому числу видов. В суслах, находящихся в стадии спиртового брожения, находили больше кокков, чем бацилл. Наконец, в вине, подвергшемся бактериальной порче, бациллы находятся в преобладающей пропорции.
Число кокков и бацилл в винах в процессе яблочно-молочного брожения, %
Юг Франции, Северная Африка, Аргентина, Чили (42 пробы)
Экология и распространение бактерий молочнокислого брожения – Морфология, систематика, экология молочнокислых бактерий вина
МОРФОЛОГИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ
Морфология клеток. Молочнокислые бактерии имеют форму палочек или кокков, размеры которых зависят от состава среды и условий культивирования.
Палочковидные формы могут быть короткими, почти коккообразными, длиной 0,5—0,7 мкм и длинными нитевидными, иногда достигающими длины 8,0 мкм. Располагаются они единично, парами или цепочками, некоторые с характерными «обрубленными» концами.
Кокковые формы молочнокислых бактерий бывают овальными, диаметр клеток от 0,5—0,6 до 1 мкм. Они располагаются единично, парами или цепочками различной длины (рис. 36).
На форму клеток значительное влияние оказывает состав среды. Так, длина клеток молочнокислых бактерий увеличивается в средах с высоким содержанием этилового спирта [69, 73,137]. Этиловый спирт тормозит деление клеток сильнее, чем рост. Поэтому в спиртсодержащих средах палочки вытягиваются в длину, становятся тонкими, кокки сохраняют свою форму [69].
Молочнокислые бактерии, встречающиеся в виноделии, неподвижны, не образуют спор, положительно окрашиваются по
Граму, не образуют пигмент, не восстанавливают нитраты в нитриты, характеризуются неактивной каталазой.
Структура и компоненты клеток молочнокислых бактерий во многом сходны с другими грамположитель-ными бактериями.
Клеточная оболочка представляет собой электронноплотный гомогенный слой толщиной 15—60 нм. Цитоплазматическая мембрана может быть двухслойной или трехслойной толщиной до 7—8 нм [73].
В цитоплазме клеток обнаружены рибосомы диаметром до 15 нм, ядерный материал (нуклеоид), состоящий из тонких плотных нитей, отождествляемых с дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК) (рис. 37, 38). Структура и состав клеток могут быть различными у молочнокислых бактерий отдельных видов. Некоторые палочковидные формы содержат в качестве включений зерна метахроматина.
Молочнокислые бактерии размножаются путем простого деления. Бактериальная клетка увеличивается в размерах и делится на две одинаковых клетки. Деление клетки в одной плоскости приводит к образованию цепочек, в двух плоскостях — к образованию тетрад, характерных для рода Pediococcus. При благоприятных условиях некоторые бактерии дают новое поколение через 15 мин и менее, при неблагоприятных — через 24 ч и более.
На поверхности желатиновых, агаризованных сред молочнокислые бактерии образуют мелкие колонии, иногда без выраженного поверхностного роста. По данным О. К. Палладиной [136], палочковидные бактерии на средах, содержащих вещества с восстановительными свойствами, например с 0,2% цистеина, образуют типичные шероховатые формы колоний. У бактерий рода Leuconostoc найдены S-, О- и R-типы колоний.
Физиология молочнокислых бактерий. Характерным признаком молочнокислых бактерий является отсутствие каталазы. Однако в последние годы появились сообщения об обнаружении каталазной активности у различных видов молочнокислых бактерий. Псевдокаталаза есть у штаммов некоторых видов родов Pediococcus, Leuconostoc, Lactobacillus.
Протеолитическая активность установлена как у кокковых форм, так и у палочек и стрептобактерий, при этом палочковидные бактерии обладают большей активностью, чем кокковые 164 формы. Обнаружены протеазы, разрушающие пептиды. В производстве важно использовать молочнокислые бактерии, образующие в больших количествах свободные аминокислоты. При подборе штаммов важно также отобрать такие, которые не образуют фракции пептидов с горьким вкусом [74].
Липолитической активностью обладают штаммы многих видов молочнокислых бактерий кокковых и палочковидных форм. Препарат липазы, полученный из бесклеточных экстрактов L. brevis, довольно легко гидролизовал простые триглицериды [73].
По биохимической деятельности молочнокислые бактерии в зависимости от характера продуктов сбраживания гексоз (глюкоза, фруктоза, манноза, галактоза), дисахаридов (лактоза, мальтоза, сахароза) и полисахаридов (декстрин, крахмал) делятся на гомоферментативные и гетероферментативные. Гомоферментативные бактерии при брожении сахаров образуют в основном молочную кислоту и незначительные количества фума-ровой и янтарной, летучих кислот, этилового спирта и углекислоты; гетероферментативные — наряду с молочной значительно большие количества уксусной кислоты, этилового спирта, углекислого газа и других продуктов, используя на это до 50% сахаров.
Гомоферментативное молочнокислое брожение выражается формулой:
Осуществляется гомоферментативное молочнокислое брожение по гликолитической схеме Эмбдена — Мейергофа — Парнаса (см. главу I). При этом выход молочной кислоты от потребленной глюкозы составляет почти 100%.
Процесс расщепления гексозы проходит через те же стадии, что и при спиртовом брожении, т. е. по гексозодифосфатному пути до образования пировиноградной кислоты. Далее пировино-градная кислота не превращается как при спиртовом брожении в уксусный альдегид и углекислый газ из-за отсутствия фермента карбоксилазы, а восстанавливается в молочную кислоту.
В. Н. Шапошников [224] рассматривает процесс гомофермен-тативного брожения как классический пример строгого разграничения в материальном отношении конструктивного и энергетического обменов. Гомоферментативное брожение—-только энергетический обмен. Для построения массы бактерий используется не глюкоза, а готовые аминокислоты субстрата.
Гетероферментативное молочнокислое брожение происходит по другому пути — по пентозофосфатному и выражается общей формулой:
Пировиноградная кислота частично расщепляется до уксусного альдегида и С02. В результате превращений уксусного альдегида и пировиноградной кислоты образуются янтарная и уксусная кислоты и этиловый спирт.
При гетероферментативном брожении может накопиться молочной кислоты до 40% от количества сброженного сахара, янтарной кислоты — около 20%, этилового спирта—10%, уксусной кислоты — 10%, газов — около 20%.
Гетероферментативные бактерии вызывают молочнокислое брожение в крепких, десертных и столовых недоброженных винах. При этом наблюдается уменьшение сахара, увеличение титруемой кислотности (до 9 г/’л) и летучей (до 4 г/л), выделение углекислого газа.
Деление молочнокислых бактерий на гомо- и гетероферментативные было предложено Орла-Иенсеном. Однако следует заметить, что нет строгого функционального различия между этими группами молочнокислых бактерий. Приводится много исследований, свидетельствующих о том, что в зависимости от ряда факторов (pH, присутствия С02 и 02, физиологического состояния клеток) изменяется характер конечных продуктов брожения. Так, некоторые штаммы L. plantarum, L. casei, не обладающие способностью образовывать газ из глюкозы на специальной среде, в аэробных условиях накапливают летучие кислоты, диацетил,, ацетоин [73], т. е. гомоферментативные бактерии в зависимости от состава среды могут образовать кроме молочной кислоты различные вторичные продукты брожения.
Е. И. Квасников и Г. Ф. Кондо [68] при исследовании молочнокислых бактерий, развивающихся в винах, наблюдали у штаммов L. buchneri, L. brevis, L. fermenti потерю способности к образованию летучих кислот, углекислоты и спирта. Такое превращение гетероферментативных бактерий в гомоферментативные происходило при длительном культивировании бактерий, выделенных из больных вин, на автолизатглюкозных и люцерновых средах.
А. Ф. Войткевич считал необоснованным отказываться на этом основании от деления бактерий на гомо- и гетероферментативные, так как наличие переходных форм не исключает возможности выделения основных типов.
Молочнокислые бактерии могут также проводить в вине про-‘, цесс яблочно-молочного брожения, который заключается в разложении яблочной кислоты до молочной по схеме:
В результате превращения двухосновной яблочной кислоты в одноосновную молочную уменьшается титруемая кислотность, увеличивается значение pH, выделяется углекислый газ. В весовом отношении из 134 г яблочной кислоты образуется 90 г молочной кислоты и 44 г углекислого газа, т. е. 1 г яблочной кислоты дает 0,67 г молочной кислоты. Эта реакция не сопровождается выделением энергии. Следовательно, энергетический обмен осуществляется иным путем. Источником энергии при процессе яблочно-молочного брожения являются очень незначительные количества углеводов. Для разложения 1 г яблочной кислоты бактериям достаточно 0,1—0,2 г глюкозы.
Превращение яблочной кислоты в молочную через пирови-ноградную осуществляется при помощи яблочного фермента (малик-фермента), который является адаптивным и образуется бактериями в том случае, если в субстрате имеется яблочная кислота.
Превращение яблочной кислоты в молочную осуществляется молочнокислыми бактериями и через щавелевоуксусную кислоту, а также прямым декарбоксилированием.
• Общепризнано, что гомо- и гетероферментативный тип брожения гексоз вызывается в вине соответственно гомо- и гетеро-ферментативными бактериями. Существенные разногласия вызывает вопрос о принадлежности возбудителей яблочно-молочного брожения к определенному биохимическому типу молочнокислых бактерий, строго приспособленному к гомо- или гетерофермента-тивному процессу.
Е. И. Квасников и Г. Ф. Кондо [68], в течение ряда лет изучавшие биологию молочнокислых бактерий, выделенных из больных вин Средней Азии, считали неправильным связывать процессы молочнокислого скисания и яблочно-молочного брожения с
определенными, узко специализированными видами бактерий. Проведенное ими искусственное заражение вин различными штаммами молочнокислых бактерий показало, что гетерофер-ментативные бактерии вызывают заболевание вин молочнокислым скисанием, сбраживая сахар с образованием молочной и летучих кислот.
Эти же бактерии при недостатке сахара вызывают процесс яблочно-молочного брожения, используя яблочную кислоту.
В настоящее время мнения большинства ученых сходятся на том, что и гомо- и гетероферментативные бактерии могут вести в вине процесс яблочно-молочного брожения [71, 72, 235, 251, 264, 287, 291, 304].
Многочисленные исследования, проведенные в последнее время за рубежом, показали, что из вин, подвергшихся яблочно-молочному брожению, изолируются различные виды молочнокислых бактерий гомоферментативных (L. plantarum, L. casei) и гетероферментативных (палочек L. buchneri, L. brevis, L. hilgar-dii, кокков — Leuconostoc mesenteroides, Leuc. citrovorum, Leuc. vini, Leuc. gracile).
Таким образом, яблочно-молочное брожение в вине может быть вызвано любым видом гомо- и гетероферментативных молочнокислых бактерий. Разложение яблочной кислоты — свойство всех видов молочнокислых бактерий. Его легко обнаружить, выращивая молочнокислые бактерии на средах, в которых единственным источником углерода является яблочная кислота. Лимонная, винная и молочная кислоты используются меньшим количеством молочнокислых бактерий, поэтому деление молочнокислых бактерий на гомоферментативных, гетероферментативных и яблочно-молочного брожения является неверным. Самостоятельно третьей группы бактерий не существует, имеются лишь гомо- и гетероферментативные, вызывающие яблочномолочное брожение в винах с различной кислотной характеристикой.
Продукты обмена веществ. Основными веществами функциональной деятельности молочнокислых бактерий являются молочная кислота, спирты и летучие кислоты, диацетил и ацетоин и др.
Источники:
http://studopedia.ru/3_72744_mikrobiologiya-vinodeliya.html
http://vinograd.info/knigi/teoriya-i-praktika-vinodeliya/morfologiya-sistematika-ekologiya-molochnokislyh-bakteriy-vina-5.html
http://sinref.ru/000_uchebniki/05599_vinodelie/020_mikrobiologia_vinodel/041.htm
