Морфология, систематика, экология молочнокислых бактерий вина

Теория и практика виноделия. Том 2-4

Описание: Том 2. Характеристика вин. Созревание винограда. Дрожжи и бактерии
В книге рассмотрены типы и приведены характеристики вин. Описано сырье для виноделия — виноград и его созревание. Изложены вопросы спиртового брожения: цитология, систематика и экология винных дрожжей, их основные виды, условия развития и активности, факторы и явления ингибирования, активаторы брожения. Освещены вопросы бактериального брожения: морфология, систематика, экология молочнокислых бактерий вина, их классификация и виды, условия развития. Приведены новейшие достижения энологии Франции. Издание содержит 116 таблиц, 121 иллюстрацию, список литературы — 770 названий.

Том 3. Способы производства вин. Превращения в винах
В книге рассматриваются различные способы производства вин: по красному, по белому, способ углекислотной мацерации, производства вина с подогревом винограда, производство розовых и специальных вин, поточные способы. Большое внимание уделено превращениям в винах: коллоидным процессам и помутнениям, процессам окисления и восстановления. Рассмотрены приемы исправления сусел, процессы, происходящие в сусле до брожения. Приведены данные по сульфитации, внесению дрожжей, контролю брожения. Издание содержит 217 таблиц, 107 иллюстраций, список литературы — 888 названий.

Том 4. Осветление и стабилизация вин. Оборудование и аппаратура
Книга является четвертым томом фундаментального четырехтомного издания по энологии — науке о вине — известных французских ученых и практиков. Этот том посвящен вопросам вторичного виноделия: средствам консервирования вин, способам осветления и достижения стабильности их. Описано оборудование винодельческих предприятий: для транспортировки, приемки, дробления винограда и гребнеотделения; для отделения сусла от мезги; установки для брожения по белому и красному способам, для розлива вин в бутылки. Книга предназначена для инженерно-технических и научных работников винодельческой промышленности, может быть полезна студентам вузов. Издание содержит 103 таблицы, 132 иллюстрации, список литературы — 648 названий.

ИНФОРМАЦИЯ О I ТОМЕ:
Первый том монографии «Анализ и контроль вин», посвященный методам анализа вин, применяемым во Франции, для наших специалистов имел чисто познавательный характер, так как в нашей стране использовались другие методы анализа. В связи с этим том I на русский язык не переводился.

Систематическая принадлежность молочнокислых бактерий;

Молочнокислые бактерии

В соответствии с классификацией бактерий Берги молочнокислые бактерии относятся к царству прокариот, отделу скотобактерий, классу истинных бактерий (Eubacteriales), к семействам Streptococcaceae (молочнокислые стрептококки) и Lactobacillaceae (молочнокислые палочки).

К семейству Streptococcaceae относятся род Streptococcus и Leuconostoc.

Молочнокислые бактерии рода Streptococcus широко используются при производстве творога, сметаны, кисломолочных напитков и других продуктов. Этот род объединяет виды: Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Streptococcus diacetylactis, Streptococcus acetoinicus, Streptococcus thermophilus. Все молочнокислые стрептококки грамположительные, имеют клетки шаровидной формы, располагаются в зависимости от вида попарно, короткими и длинными цепочками.

Из рода Leuconostoc только Leuconostoc cremoris, Leuconostoc lactis и Leuconostoc dextranicum используются в молочной промышленности. Эти бактерии, как и стрептококки, имеют шарообразные клетки, соединенные в пары или цепочки. Многие представители рода Leuconostoc образуют капсулы, поэтому при их развитии на сахаросодержащих средах образуется слизь.

До последнего времени в нашей стране молочнокислые палочки было принято относить к семейству Lactobacterium (согласно классификации Красильникова, предложенной в 1949 г). Однако в современном определителе бактерий Берги эти микроорганизмы отнесены к семейству Lactobacillaceae, роду Lactobacillus. По морфологии эти бактерии имеют форму палочек, расположенных по одиночке, попарно, цепочками. Грамположительные, спор и капсул не образуют.

Статья по теме:   Подвой - виноград

Все молочнокислые бактерии вызывают молочнокислое брожение – сбраживают лактозу и глюкозу до молочной кислоты. Особенностью молочнокислых бактерий является наличие у них ферментов: b-галактозидазы, осуществляющей гидролиз лактозы до глюкозы и галактозы, и лактатдегидрогеназы, восстанавливающей пировиноградную кислоту, образующуюся при гликолизе, в молочную кислоту. В зависимости от вида возбудителя различают две формы молочнокислогоброжения: гомоферментативное и гетероферментативное.

При гомоферментативном молочнокислом брожении конечным продуктом является молочная кислота:

ГЛЮКОЗА МОЛОЧНАЯ КИСЛОТА

К возбудителям гомоферментативного молочнокислого брожения относятся следующие молочнокислые бактерии: Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus lactis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum.

При гетероферментативном молочнокислом брожении образуется целый ряд конечных продуктов (молочная, янтарная, уксусная кислоты, этиловый спирт, диоксид углерода, молекулярный водород):

ГЛЮКОЗА МОЛОЧНАЯ КИСЛОТА ЯНТАРНАЯ КИСЛОТА

УКСУСНАЯ КИСЛОТА ЭТИЛОВЫЙ СПИРТ

Возбудителями гетероферментативного молочнокислого брожения являются: Streptococcus diacetylactis, Streptococcus acetoinicus, Lactobacillus brevis, Lactobacillus fermentum, все виды рода Leuconostoc.

Молочнокислые бактерии обладают различной ферментативной активностью при сбраживании лактозы. Наиболее активными кислотообразователями являются Streptococcus lactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus helveticus.

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.

Статья по теме:   Нацара - сорт винограда

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.

Статья по теме:   Привой - виноград

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://www.vipbook.su/dosug/108291-teoriya-i-praktika-vinodeliya-tom-2-4.html
http://studopedia.su/10_140048_sistematicheskaya-prinadlezhnost-molochnokislih-bakteriy.html
http://sinref.ru/000_uchebniki/05599_vinodelie/020_mikrobiologia_vinodel/041.htm

Ссылка на основную публикацию

Adblock
detector