Условия развития и активности молочных бактерий вина

Условия развития и активности молочных бактерий вина – Потребность в факторах роста молочных бактерий вина

Содержание материала

Как видно из описательных карт видов бактерий, выделенных из вина (см. гл. 11), потребности в факторах роста изменяются в зависимости от бактерий; они также могут изменяться в зависимости от состава среды и условий культуры.
Пейно (1955) наблюдал, что обогащение вин факторами роста путем удвоения нормального содержания, в частности, тиамина, пантотеновой кислоты, никотиновой кислоты, пиридоксина, биотина и мезоинозита в отдельности или в сочетаниях заметно ускоряет сбраживание яблочной кислоты; но особенно эффективным оказывается добавление рибофлавина. Активаторы спиртового брожения, богатые витаминами групп В, также способствуют биологическому раскислению.
Потребности молочнокислых бактерий в ростовых веществах подверглись глубокому исследованию после публикации фундаментальных работ Снелла (1940, 1952), 0.рла-Бнсена и сотрудников (1956). Наблюдения сосредоточивались на витаминных факторах или на потребности в аминокислотах, но для ограниченного числа штаммов, иногда плохо идентифицированных. Люти и Веч (1959) исследовали несколько штаммов, названных Bacterium gracile, Радлер (1963) — одну бациллу и три кокка, Дю Плесси (1963) — один кокк и четыре бациллы.
Результаты этих работ в целом согласуются. Пантотеновая и никотиновая кислоты необходимы; рибофлавин, фолиевая кислота, иногда тиамин нужны или являются стимуляторами или не оказывают никакого влияния в зависимости от штамма.
Пейно и сотрудники (1965) опубликовали исследование 64 надежно идентифицированных штаммов. Потребности в факторах питания выражаются различно в зависимости от того, рассматривают ли явление роста в его логарифмическом или в его конечном периоде, или же явление молочнокислого сбраживания сахаров. Эти потребности более ощутимы в начале роста; в дальнейшем ограниченная возможность синтеза позволяет бактериям восполнить некоторые недостающие вещества. Недостаток гликокола, серина больше затрудняет молочнокислое брожение в целом, чем рост бацилл. Впрочем, в более общем плане не существует точной корреляции между образовавшимися бактериями и сроком молочнокислого брожения. Нормальному росту, близкому к развитию контрольного образца, может соответствовать слабое образование кислотности, тогда как ограниченный рост может в конечном счете обеспечить значительное превращение сахаров. В отсутствие отдельных факторов некоторые бактерии способны развиваться без образования при этом росте значительной кислотности.
В табл. 12.10 можно различить некоторые расхождения между потребностями в витаминных факторах у бацилл и кокков. Прежде всего видно, что пантотеновая и никотиновая кислоты одинаково необходимы или являются сильными стимуляторами для всех бактерий. Различия выражаются в значительно большей роли тиамина и особенно рибофлавина для- роста бацилл и в очень значительном и почти специфическом эффекте фолиевой кислоты в отношении кокков (75% штамов кокков активируются фолиевой кислотой против 5% штаммов бацилл). Если бациллы менее требовательны в части аминокислот, чем кокки, то они имеют несколько большую потребность в отношении витаминов. К тому же биотин и цианкобаламин являются почти безразличными факторами. Эти наблюдения подтвердили Вейлер и Радлер (1972).

Потребности молочнокислых бактерий в факторах роста

Контроль яблочно-молочного брожения в вине

Лабораторная работа Тема «Контроль процесса яблочно-молочного брожения (ЯМБ)»

Сущность процесса ЯМБ. Яблочно-молочное брожение в высококислотных столовых сухих винах, вызываемое молочнокислыми бактериями, улучшает вкус, делает их более мягким и гармоничным. И наоборот, молочнокислое брожение, также вызываемое молочнокислыми бактериями, в столовых с остаточным сахаром, крепких и десертных винах приводит к нарушению вкусовой гармонии, значительному снижению сортового аромата и необратимым изменениям химического состава вина. Та­кое разнообразие процессов связано с различной биохимической де­ятельностью молочнокислых бактерий и с химическим составом пи­тательной среды. Кроме того, яблочная кислота в вине в количестве более 2 г/дм3 является фактором биологической дестабилизации. Поэтому при приготовлении столовых и шампанских виноматериалов прохождение яблочно-молочного брожения является весьма же­лательным с точки зрения повышения их качества и биологической стабильности.

Только одно бактериальное превращение полезно и желательно для производства вин – сбраживание яблочной кислоты в молочную (яблочно-молочное брожение). Всякое воздействие бактерий на другие компоненты вина опасно.

Химизм процесса выглядит так:

С4Н6О5 → С3Н6О3 + СО2

1 г 0,67 г 0,33 г

Приемы управления яблочно-молочным брожением сводятся к регулированию спонтанного процесса и индуцированию кислотопо­нижения чистыми культурами бактерий.

Спонтанный процесс. Спонтанный процесс биологического кислотопонижения в столовых сухих виноматериалах вызывается находящимися в них молочнокислыми бактериями, которые могут развиваться во время брожения и по окончании спиртового броже­ния, а также позднее, когда виноматериал снимают с осадка, заклады­вают на выдержку и даже в последующие весенний и летний периоды.

Спонтанное яблочно-молочное брожение необязательно вызы­вается одним видом бактерий, чаще брожение молодого вина проис­ходит под воздействием смеси нескольких видов бактерий: кокков и бацилл или смеси из Leuconostoc gracile и Leuconostoc oenos. Вино, в котором протекает яблочно-молочное брожение, имееп легкий опал, биомасса бактерий при взбалтывании образует шелковистые волны, при дегустации образца вина чувствуется насыщен­ность углекислотой и пощипывание во рту.

Основным признаком присутствия молочнокислых бактерий в вине является наличие молочной кислоты L (+). Вина, в которых бактерии не развивались, содержат мало молочной кислоты (менее 0,5 г/дм3). В винах с прошедшим яблочно-молочным брожением молочная кислота содержится в значительных количествах.

Процесс яблочно-молочного брожения сопровождается небольшим повышением летучей кислотности (на 0,1-0,2 г/дм3), поэтому с момента завершения его виноматериал немедленно сульфитируют, прекращая этим дальнейшее ее повышение. Если же по окончании яблочно-молочного брожения не были проведены технологически операции (сульфитация, фильтрация, переливка) то, как правило, летучая кислотность будет расти и более заметно в красных винах, Объяснение резкого увеличения летучей кислотности в конце яблочно-молочного брожения и в период хранения заключается в усвоении, бактериями остаточных сахаров: глюкозы, фруктозы, пентоз (арабинозы и ксилозы). Разложение пентоз происходит всегда с образованием уксусной кислоты.

Чем дольше в вине находятся жизнеспособные бактерии, тем более глубоким изменениям в результате яблочно-молочного броже­ния подвергается вино. Может исчезнуть первичный аромат, аромат сорта ослабляется, и в то же время могут появиться новые запахи, обычно они приятны у тонких красных вин, аромат которых обога­щается новыми сложными компонентами. Однако могут появиться и некоторые отклонения, особенно у белых вин. Вина могут приобретать запахи кислого молока, сливочного масла, сыра, квашеной капусты и др.

Биологическое кислотопонижение в малокислотных винах. Это опасный и совершенно недопустимый процесс, т. к. ведет к ухудшению вкуса продукта, а иногда к полной его порче. В малокислотном сусле яблочная кислота содержится в небольшом количестве. После разложения всей яблочной кислоты бактерии не погибают, а продол­жают размножаться, потребляя лимонную кислоту, глицерин и дру­гие вещества. Эти изменения уже приводят к болезни вина.

Таким образом, при определенных технологических условиях и спонтанном развитии молочнокислых бактерий может развиваться любой вид бактерий, сбраживающих яблочную кислоту и незначи­тельное количество сахара в молочную, а также разлагающих лимон­ную и винную кислоты с образованием уксусной кислоты и продук­тов, ухудшающих качество вина. Поэтому для направленного прове­дения яблочно-молочного брожения высококислотных вин целесо­образно использовать разводки культур молочнокислых бактерий.

Индуцированный процесс. Для возбуждения процесса яблоч­но-молочного брожения не начавшегося в силу отсутствия необходи­мых условий для развития спонтанной флоры молочнокислых бакте­рий, применяют разводки культур бактерий или разводки из винома-териалов с активным процессом кислотопонижения.

Чистая культура должна быть кислотовыносливой (развиваться при рН 2,9-3,2), использовать яблочную кислоту и не давать побоч­ных продуктов. Такими свойствами в основном обладают штаммы гетероферментативных кокков, относящихся к роду Leuconostoc, по­рог использования яблочной кислоты у которых значительно ниже, чем сахаров, а также штаммы гомоферментативных палочек, не сбраживающих лимонную кислоту. Рекомендуются активные ассоци­ативные культуры, состоящие из молочнокислых бактерий и дрожжей.

Использование разводки спонтанного яблочно-молочного броження. Для того, чтобы вызвать быстрое возникновение яблочно-молочного брожения, можно в определенном объеме виноматериалов провести предварительно легкое раскисление сусла, например, внесением углекислого кальция. После того, как будет установлено наличие яблочно-молочного брожения, этот виноматериал смешивают с большими объемами вина, богатого яблочной кислотой. При этом брожение завершается за несколько суток, после чего снова смешивают в том же соотношении и т. д.

Внесение разводки. В вино следует вводить достаточно большoe число бактерий, не менее 1 млн./см3 клеток.

Считается наиболее благоприятным внесение разводки мо« ючнокислых бактерий в бродящее сусло с остаточным сахаром 5-6 г/100 см3 или в сусло после отстаивания вместе с чистой культурой дрожжей.

Контроль процесса кислотопонижения ведут методом бумаж­ной хроматографии (см. лабор. работу № 11). Аналитическими показателями служат: массовая концентрация титруемых кислот, массовая концентрация летучих кислот, массовая концентрация органических кислот – винной, яблочной, молочной, продолжительность яблочно-молочного брожения (сутки), определяе­мая с момента внесения разводки.

Использование препаратов сухих молочнокислых бакте­рий. Зарубежная фирма Эрбсле (Erbsloh) предлагает расфасованные и пакетах культуры бактерий для проведения яблочно-молочного брожения в белых и красных винах. 35

Приготовление разводки. Содержимое пакета реактивируют в 0,2 л воды при температуре 25°С при перемешивании в течение 30 мин.

Содержимое пакета рассчитано на 10 гектолитров вина, содер­жащего

SO, (свободной), мг/дм3, не более. 10

S02 (связанной), мг/дм3, не более. 30

объемная доля этилового спирта, %, не более. 13

температура, °С, не ниже. 17

Применение. Для проведения процесса биологического кисло­топонижения разводку вносят в конце спиртового брожения с оста­точным сахаром не ниже 4 г/дм3 (0,4 г/100 см3). Рекомендации.

1. Спонтанное яблочно-молочное брожение в столовых и шам­панских виноматериалах успешно проходит в период переработки винограда на заводах первичного виноделия при мягком режиме сульфитации (не выше 100 мг/дм3) и создании благоприятных темпе­ратурных условий – 18-25°С.

2. Одним из надежных путей интенсификации процесса яблоч­но-молочного брожения является смешивание молодого вина, в кото­ром необходимо вызвать кислотопонижение, с 25-50% вина, в кото­ром проходит яблочно-молочное брожение или оно уже заверши­лось. Для того, чтобы вызвать возможно скорее первое спонтанное забраживание, можно провести незначительное химическое раскис­ление вина (50 г/гл углекислого кальция). Таким приемом можно в течение нескольких недель подвергнуть яблочно-молочному броже­нию значительное количество вина.

3. Признано целесообразным и эффективным применение прератов сухих культур молочнокислых бактерий для биологического кислотопонижения виноматериалов; рекомендуется яблочно-молочное брожение в виноматериалах проводить с использованием большой биомассы бактерий, иммобилизованных на наполнителе, например, на буковой стружке.

4. В практике виноделия яблочно-молочное брожение долл находиться под таким же наблюдением и контролем, как и спиртовое. Необходимо микроскопирование, периодически определять общую кислотность, летучую кислотность, яблочную, молочную и др) кислоты (см. метод бумажной хроматографии). Как только будет установлено исчезновение яблочной кислоты, необходимо немедленно производить переливку виноматериала и сульфитировать его из расчета 200 мг/дм3 SOr Переливку следует проводить не через какие-то заранее установленные промежутки времени или в фиксированные даты, а в зависимости от того, как протекает яблочно-молочное брожение. Осветление нужно проводить возможно раньше, так как осаждение бактерий недостаточно, чтобы обеспечить их полное удаление; рекомендуется фильтрация молодых виноматериалов, она необходима и при хранении вин в крупных резервуарах.

Задания по выполнению работы:

1. В каких типах вин небходимо, а в каких опасно проведение яблочно-молочного брожения?

2. В чем состоит сущность процесса ЯМБ?

3. При каких условиях возникает спонтанный процесс ЯМБ?

4. Как и почему надо срочно остановить ЯМБ?

Что такое молочнокислое брожение и полезно ли оно?

Ферментация (брожение) является одним из старейших методов обработки пищевых продуктов. Молочнокислое брожение (лактоферментация) – это особый тип ферментации, в котором для сохранения пищевых продуктов используются бактерии, вырабатывающие молочную кислоту.

В то время как ферментация традиционно использовалась для увеличения срока годности, недавние исследования выявили ряд полезных для здоровья эффектов от употребления продуктов, получаемых в результате молочнокислого брожения.

Эта статья объясняет все, что вам нужно знать о молочнокислом брожении.

Что такое молочнокислое брожение (лактоферментация)?

Ферментация продуктов – это процесс, при котором бактерии, дрожжи, плесень или грибки расщепляют углеводы, такие как крахмал и сахар, на кислоты, газы или спирт. В результате получается ферментированный пищевой продукт с желаемым вкусом, ароматом или текстурой (1).

Существуют различные виды ферментации: вино производится путем спиртовой ферментации с использованием дрожжей, уксус ферментируется бактериями, продуцирующими уксусную кислоту, а соевые бобы ферментируются плесенью, в результате чего получают темпе (2).

Термин «лакто» относится к молочной кислоте, которая является типом кислоты, образующейся при расщеплении сахара в бескислородной среде. Впервые она была идентифицирована в молоке, которое содержит сахарную лактозу, отсюда и название молочная кислота.

Молочнокислое брожение использует бактерии, продуцирующие молочную кислоту (в основном из рода Lactobacillus), а также некоторые дрожжи. Эти бактерии расщепляют сахара в пище с образованием молочной кислоты, а иногда и алкоголя или углекислого газа (1, 3, 4).

Примерами продуктов, получаемых в результате молочнокислого брожения являются:

Кроме того, во всем мире производится большое количество менее известных традиционных лактоферментированных продуктов. К ним относятся турецкий шалгам, который представляет собой сок красной моркови и репы, и эфиопская ынджера – лепешка на закваске (3, 5, 6).

Резюме:

Молочнокислое брожение (лактоферментация) – это процесс, при котором бактерии расщепляют сахара в пищевых продуктах и образуют молочную кислоту. К лактоферментированным продуктам относятся йогурт, квашеная капуста, кимчхи и соленья.

Процесс молочнокислого брожения

Популяции молочнокислых бактерий встречаются по всей природе, в том числе у животных и человека. Те, которые содержатся в молоке и фруктах, зерновых, овощах и мясе, могут быть использованы для брожения.

Кроме того, специальные культуры можно разводить и добавлять в пищу, чтобы начать процесс ферментации. С помощью этих бактерий можно сбраживать продукты, обеспечивая особый вкус или аромат, или улучшая качества и безопасность пищевых продуктов (3, 7).

Простейший метод молочнокислого брожения – погрузить пищу, которая содержит молочнокислые бактерии, такие как капуста или огурец, в рассол из воды и соли.

Ферментированное молоко, йогурт и закваска также могут сбраживаться сами по себе, но часто для обеспечения безопасности и лучшего вкуса используется закваска.

Для ограничения воздействия кислорода обычно используется герметичный контейнер, такой как стеклянная банка, керамический горшок или пищевой пластиковый контейнер. Некоторые продукты, такие как квашеная капуста, хранятся в больших бочках и придавливаются, чтобы овощи погрузились в соленый рассол.

Когда бактерии расщепляют сахар, образуются молочная кислота и углекислый газ, которые удаляют кислород и делают пищу более кислой. Это стимулирует рост еще большего количества молочнокислых бактерий и предотвращает рост других микроорганизмов (3).

Время, необходимое для брожения, колеблется от нескольких дней до нескольких месяцев. После этого ферментированную пищу обычно хранят в прохладном месте, чтобы замедлить дальнейшую ферментацию и предотвратить порчу.

Резюме:

Во время процесса молочнокислого брожения молочнокислые бактерии расщепляют углеводы на молочную кислоту и углекислый газ. Это создает кислую среду с низким содержанием кислорода, которая стимулирует рост полезных бактерий и предотвращает рост других микроорганизмов.

Почему используется молочнокислое брожение?

Ферментация использовалась для сохранения продуктов питания в течение тысячелетий, поскольку она очень проста, недорога и эффективна (8).

Увеличение численности определенного типа полезных бактерий в пище делает невозможным рост вредных микроорганизмов, предотвращая порчу пищи (2, 9).

Кислая среда с низким содержанием кислорода и добавление соли способствуют созданию среды обитания, благоприятной для полезных бактерий и враждебной для потенциально вредных организмов, таких как грибки и плесень (3).

Продолжительность хранения ферментированных пищевых продуктов может различаться в зависимости от вида пищевых продуктов, температуры, контейнера и любой дальнейшей обработки. Молоко хранится от нескольких дней до недель, охлажденный йогурт – до месяца, а ферментированные овощи – от 4 до 6 месяцев или дольше.

Некоторые ферментированные продукты после ферментации пастеризуются, что убивает все живые бактерии и позволяет хранить их дольше. Тем не менее эти продукты не приносят такой пользы для здоровья в отличие от живых бактериальных культур.

В дополнение к этому, ферментация облегчает переваривание пищи, уменьшает или устраняет необходимость в приготовлении пищи, продлевает срок годности, сокращает количество пищевых отходов и добавляет характерные вкусы, текстуры и ароматы (2, 3, 5).

Резюме:

Молочнокислое брожение традиционно используется для сохранения продуктов питания путем предотвращения роста вредных микроорганизмов. Это продлевает срок годности пищевых продуктов и уменьшает потери продуктов питания, создавая особый вкус, текстуру и аромат.

Чем молочнокислое брожение отличается от консервирования?

Ферментированные и консервированные продукты могут выглядеть одинаково, но они совершенно разные.

Консервирование использует тепло для стерилизации пищи и устранения или уменьшения роста вредных организмов. Поскольку еда запечатана в банке, внутрь не могут попасть вредные организмы или воздух, и пища может храниться в течение очень длительного периода (10).

С другой стороны, для молочнокислого брожения используются живые бактерии для предотвращения роста вредных организмов. Ферментированные продукты могут подвергаться некоторой тепловой обработке, как в случае пастеризованного ферментированного молока, но они не нагреваются до такой же степени (11).

Консервы обычно имеют более длительный срок хранения, чем ферментированные продукты, но их также сложнее приготовить, особенно в домашних условиях. Консервирование требует специального оборудования для стерилизации, тогда как для основной ферментации требуется только емкость, вода, а иногда и соль.

Вкусы, текстуры и ароматы ферментированных и консервированных продуктов также очень разные. Консервированные продукты мягкие и могут содержать добавленный сахар или соль. Продукты, которые были подвержены процессу молочнокислого брожения, как правило, не готовятся, имеют отчетливый аромат и имеют кислый, а иногда и соленый вкус.

Наконец, в то время как консервирование сохраняет большинство питательных веществ, некоторые витамины группы B и витамин C теряются. Напротив, ферментация сохраняет и даже увеличивает количество многих питательных веществ и полезных соединений (6, 12).

Резюме:

Консервирование использует тепло для приготовления пищи и уничтожения вредных микроорганизмов, в то время как в молочнокислом брожении используются полезные бактерии для предотвращения роста вредных микроорганизмов.

Польза продуктов, полученных в результате молочнокислого брожения

Появляется все больше свидетельств того, что ферментированные продукты полезны для здоровья. Польза в основном связана с соединениями, вырабатываемыми молочнокислыми бактериями (1, 6, 13).

Например, во время ферментации молока бактерии продуцируют соединение, понижающее кровяное давление, известное как ингибитор ангиотензинпревращающего фермента (ингибитор АПФ). Таким образом, ферментированное молоко может помочь в лечении высокого кровяного давления (6, 14).

Другой пример – кимчхи – традиционная корейская квашеная капуста. Он содержит множество аминокислот и других биологически активных соединений, которые, как было установлено, улучшают состояние при сердечно-сосудистых заболеваниях и помогают бороться с воспалением, некоторыми видами рака, инфекциями и ожирением (15, 16, 17, 18, 19).

Кроме того, ферментированные продукты, такие как молочные продукты, квашеная капуста и оливки, являются богатыми источниками живых бактерий. Эти бактерии могут способствовать здоровью таким же образом, как и пробиотики, поддерживая здоровье кишечника и иммунную функцию (20, 21, 22, 23).

Вот другие потенциальные полезные свойства продуктов, полученных путем молочнокислого брожения:

• Улучшение усвоения питательных веществ. Ферментация увеличивает доступность питательных веществ в пище. Например, железо легче усваивается из ферментированных овощей, чем из неферментированных (6, 24).
• Уменьшение воспаления. Ферментированные продукты могут снизить количество воспалительных молекул, повысить антиоксидантную активность и улучшить защитный барьер кишечника (25, 26).
• Улучшение здоровья сердца. Было обнаружено, что йогурт и кисломолочные продукты способствуют умеренному снижению кровяного давления и уровня холестерина (27, 28).
• Поддержка иммунной функции. Было выявлено, что некоторые штаммы молочнокислых бактерий обладают иммуностимулирующим, противовирусным и антиаллергенным эффектами (29, 30, 31).
• Противораковые свойства. Ферментированное молоко связано с более низким риском развития некоторых видов рака. В исследованиях в пробирках и на животных было также выявлено, что некоторые типы даже убивают и ингибируют рост раковых клеток (32, 33, 34).
• Улучшение контроля уровня сахара в крови. Было обнаружено, что многие ферментированные продукты, такие как кимчхи, кефир и йогурт, улучшают чувствительность к инсулину и уровень сахара в крови (35, 36, 37).
• Способствуют контролю массы тела. Употребление йогурта, кисломолочных продуктов и кимчхи связано со снижением массы тела и улучшением контроля веса (38, 39, 40).
• Улучшение функции мозга. Было выявлено, что кисломолочные продукты улучшают когнитивные функции у взрослых и людей с болезнью Альцгеймера, хотя необходимы дополнительные исследования (41).
• Облегчение симптомов непереносимости лактозы. Поскольку лактоза расщепляется в процессе ферментации, люди с непереносимостью лактозы могут иногда переносить кисломолочные продукты, такие как йогурт и сыр (1, 42).

Резюме:

Молочнокислое брожение может улучшить усвоение питательных веществ из продуктов питания, улучшить здоровье сердца и мозга, обладает противовоспалительными, противораковыми, иммуностимулирующими и антидиабетическими свойствами, а также может помочь в борьбе с ожирением.

Источники:

http://vinograd.info/knigi/teoriya-i-praktika-vinodeliya/usloviya-razvitiya-i-aktivnosti-molochnyh-bakteriy-vina-7.html
http://vinograd-vino.ru/laboratornye-raboty/709-yablochno-molochnogo-brozheniya.html
http://foodismedicine.ru/molochnokisloye-brozheniye/