Из всех представителей микрофлоры молока и молочных продуктов молочнокислые бактерии проявляют наиболее высокую требовательность к наличию отдельных веществ для питания, особенно к ее белковому и аминокислотному, а также витаминному составу. Так как молочнокислое брожение является ведущим при производстве кисломолочных продуктов, то основное внимание должно быть уделено удовлетворению потребностей в питании именно молочнокислых бактерий.

АЗОТИСТЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ВИТАМИНЫ

В молоке азотистые соединения представлены белками - казеином (около 85% от общего количества белков), лактоальбумином (до 13%) и лактоглобулином (около 2%), а также липопротеином оболочек жировых шариков (небольшое количество). Из небелковых азотистых соединений в молоке содержатся мочевина, креатин, креатинин, мочевая кислота, пуриновые основания, аммиак, гиппуровая кислота, аминокислоты и пептоны. Количество небелкового азота в молоке составляет около 0,05% (Г.С. Инихов, 1970). Содержание свободных аминокислот в молоке незначительно - от 0,5 до 2 мг%. Различные исследователи обнаруживали в нем аргинин, гистидин, лизин, лейцин, изолейцин, валин, глицин, аланин, глютаминовую кислоту, пролин, треонин, аспарагиновую кислоту, серии. Последние две аминокислоты присутствуют в очень небольшом количестве (Л. Дейч и Е. Самуэльсон, 1959; Р. Дж. Блок, 1951). Исследования Э.Е. Грудзинской и Н.С. Королевой (1970) также показали наличие в молоке метионина и тирозина. Р. Дж. Блоком (1951) и В.Ц. Зантом и Ф.Е. Нельсоном (19536) в безбелковой фракции обезжиренного молока обнаружены три пептида. Азотистые соединения молока служат источником питания микроорганизмов. Возможность и интенсивность развития молочнокислых бактерий зависят прежде всего от их потребностей в тех или иных источниках питания, наличия нужных веществ в молоке в свободном виде и имеющегося набора ферментов для разложения и усвоения этих веществ. Чем более выражена способность микроорганизмов к протеолизу, тем меньше влияют на микроорганизмы различные колебания в составе молока.

Требования, предъявляемые молочнокислыми бактериями к азотистому составу среды, были впервые исследованы С. Орла-Йенсеном с сотрудниками (1936). Им была установлена потребность молочнокислых бактерий в отдельных аминокислотах и стимуляция их роста при добавлении различных естественных экстрактов (дрожжевого автолизата, печеночного экстракта и пр.). Он отметил, что потребность в дополнительных источниках азотного питания у термобактерий выше, чем у стрептобактерий и стрептококков. В зависимости от потребности в различных источниках азота С. Орла-Йенсен разделил молочнокислые бактерии на три группы:

бактерии, нуждающиеся в сложном комплексе аминокислот и витаминах (род Thermobacterium); бактерии, хорошо развивающиеся на цистеине и на аммонийных солях (род Streptobacterium); бактерии, которые могут развиваться на аммонийных солях в качестве единственного источника азота (род Streptococcus).

Пептоны. Добавление пептонов к молоку и молочной сыворотке усиливает рост многих штаммов молочнокислых стрептококков (Str. lactis и Str. cremoris) и некоторых палочек (X. Уолкер, 1957). Пептоны используются молочнокислыми бактериями (Т. Дульман, 1937, 1939), однако на средах, содержащих в качестве единственного источника азота пептон, большинство молочнокислых бактерий, особенно палочек, но дает максимального роста (С.А. Королев, 1932, А.М. Скородумова, 1962).

Пептиды. Установлено, что некоторые пептиды способствуют росту молочнокислых бактерий в значительно большей степени, чем эквивалентные количества аминокислот, входящих в их состав. В то время как структурно-близкие аминокислоты могли оказывать угнетающее воздействие, если количество их в среде не было строго сбалансировано, с пептидами такого явления не наблюдалось (Б. Рпйтер и А. Моллер-Мадсен, 1963). Очищенные пептиды оказывают заметное стимулирующее действие на Str. lactis, Str. cremoris, Lbm. casei.

По-видимому, стимулирующий эффект ферментативных гидролизатов казеина можно Аминокислоты. А.В. Андерсон и Р.П. Элликер (1953), изучая потребности молочнокислых бактерий в отдельных аминокислотах, показали, что большинству из них для максимального роста требовалось, по крайней мере, 16 аминокислот. По данным этих авторов, а также Б. Рийтера и Дж. Орам (1962), для Str. lactis и Str. cremoris необходимы пролин, глютамин и глютаминовая кислота, валин, ме-тионин, лейцин, изолейцин, гистидин. Кроме того, для развития Str. cremoris требовались фенилаланин и аргинин.

Для развития большинства штаммов Str. cremoris требовался более разнообразный набор аминокислот. Лишь немногие штаммы Str. cremoris нуждались в цистине, триптофане, аспарагиновой кислоте, тирозине и серине. Для всех культур Str. lactis и Str. diacetilactis и для большей части Str. cremoris эти аминокислоты можно было полностью исключить из среды.

В отличие от Str. lactis, Str. diacetilactis и Str. cremoris, ароматообра-зующие стрептококки Leuc. citrovorum и Leiic. dextranicum нуждались в триптофане, но лишь немногие из них требовали пролин. Потребность в остальных аминокислотах была такой же, как и у Str. lactis, Str. cremoris и Str. diacetilactis. Культуры Str. lactis var. mal-tigenes, придающие молоку, в котором они развиваются, солодовый привкус, нуждаются в лейцине, изолейцине и валине (Е. X. Март, 1962). Из свободного лейцина образуется 3-метилбутанол, наличие которого и обусловливает появление солодового привкуса (X. Лесмент, 1960, А. Моллер-Мадсен и X. Йенсен, 1962). По данным Нур-мико (цитируется по Е.А. Ждановой и П.Ф. Дьяченко, 1962), потребность Str. thermophilus в аминокислотах зависела от наличия в среде кальция. Глютаминовая кислота и цистин были нужны для всех штаммов, гистидин и триптофан - лишь для очень немногих. Валин, глицин, треонин, метионин и изолейцин требовались для большинства штаммов в среде, не содержащей кальция; в присутствии же кальция они оказывали угнетающее действие па эти микроорганизмы. Влияние аспарагинопой кислоты, лейцина, аланина, тирозина и триптофана также зависело от содержания в среде кальция.

Э.С. Батиста, Р.С. Дехайя и М.Л. Спекк (1966) установили, что основными факторами роста термофильного стрептококка являются глицин и гистидин.э.Е. Грудзинской (1970) было показано, что термофильный стрептококк при совместном развитии в молоке с болгарской палочкой почти полностью потребляет в первые часы серии, глицин, глютаминовую кислоту, аланин, тирозин, метионин и валин. Установлено, что серин угнетающе действует на развитие многих стрептококков в синтетических питательных средах. В некоторых случаях токсичность серина можно было уменьшить добавлением значительного количества аланина. То же самое наблюдалось и в отношении метионина, ингибиторное действие которого снижалось при добавлении треонина (М.Л. Спекк, 1962). Этим, вероятно, можно объяснить, почему отсутствует угнетение молочнокислых стрептококков, если молоко обогащается смесью аминокислот, содержащихся в гидролизатах белка или субстратах. Приведенные данные свидетельствуют также об исключительной важности правильного сбалансирования содержания различных аминокислот при составлении синтетических сред для развития молочнокислых бактерий.

Пуриновые и пиримидиновые основания, нуклеиновые кислоты. Развиваясь в молоке, молочнокислые бактерии испытывают меньший недостаток в аминокислотах, чем, например, в пуриновых и пиримидиновых основаниях и нуклеиновых кислотах (Ц.Н. Хьютанен и В.Л. Вильяме, 1963). В молоке этих соединений недостаточно, поэтому при добавлении их усиливается кислотообразование молочнокислых бактерий. Особенно большой эффект наблюдался при добавлении инозина.Р.С. Дехайя и М.Л. Спекк (1962) установили, что некоторые слабые штаммы Str. lactis вырабатывают вещество, стимулирующее развитие сильных рас. Это вещество было идентифицировано как аденин. Чистый аденин обладал темп же свойствами и при добавлении к молоку стимулировал рост энергичных культур Str. lactis и Str. cremoris. Некоторые пуриновые основания, в частности гуанин и ксантин, могут угнетающе действовать на молочнокислые палочки (В. Боттацци, 1962). Это действие уменьшается в присутствии аденина и гипоксантина. Таким образом, аденин является, по-видимому, наиболее важным из пуринов в азотном питании молочнокислых бактерий. Активация, оказываемая на микроорганизмы заквасок экстрактом панкреатиновой железы, объясняется наличием в нем инозина, гипоксантина и аденина. По-видимому, здесь нельзя не учитывать и протеолитического действия, которое оказывает панкреатин на белки молока.

Витамины. Молочнокислые бактерии проявляют довольно высокую требовательность к наличию ряда витаминов в питательной среде. Многие микроорганизмы, например, дрожжи, уксуснокислые, пропионовокислые бактерии, способны синтезировать витамины. Молочнокислые стрептококки (Str. lactis, Str. cremoris, Str. diacetilactis) испытывают потребность в никотиновой кислоте, ниацине и биотине. Не требуются для этих микроорганизмов тиамин, фолиевая кислота и Bi2. Пиридоксаль стимулирует их развитие. Рибофлавин нужен только Str. cremoris (Б. Рийтер и А. Моллер-Мадсен, 1963; Ц.Ф. Нивен, 1944). По данным А. Андерсона и П.Р. Элликера (1953), тиамин и фолиевая кислота все же оказывали стимулирующее действие на большинство исследованных ими штаммов стрептококков. Возможно, что такое расхождение в результате объясняется различной сбалансированностью использованных сред. Потребности молочнокислых бактерий в витаминах для роста и образования ароматических веществ различны. Так, по данным С. Анантарамаиаха, Ц. Анантакришнана и К. Йя (1962), Leuc. citrovorum хорошо развивались при отсутствии тиамина, но не могли без него образовывать ацетоин. При отсутствии пантотената кальция эти микроорганизмы плохо росли, но хорошо продуцировали ацетоин. Те же результаты были получены с никотиновой кислотой. Это очень важно учитывать при выборе состава среды.С. Орла-Йенсен с сотрудниками (1936а) установил, что молочнокислые бактерии ощущают наибольшую потребность в витаминах группы В. Этот факт подтвержден также М. Непомнящей, М. Тевелевич (1955), Я. Черна, Я. Пиковой, Я. Блаттна (1972) и другими авторами. В натуральном молоке содержатся почти все витамины этой группы. Стимуляцию развития молочнокислых бактерий при добавлении к молоку дрожжевого автолизата либо растительных экстрактов можно объяснить наличием в них витаминов группы В или неизвестных факторов роста. Усиление развития молочнокислых бактерий при совместном культивировании с дрожжами, уксуснокислыми бактериями и другими микроорганизмами в какой-то степени, несомненно, связано со способностью дрожжей и уксуснокислых бактерий к синтезу витаминов.

Для большинства штаммов Str. thermophilus требуются рибофлавин, биотип, пантотеновая и никотиновая кислоты. Стимулирующее действие оказывали также тиамин и пиридоксаль (Б. Рийтер и А. Мол-лер-Мадсен, 1963). М.Е. Шарп (1962) установила, что для развития молочнокислых палочек большое значение имеет концентрация фолевой кислоты в среде. Для развития молочнокислых бактерий в молоке наибольшее значение как источник энергии имеет лактоза. Эти микроорганизмы предварительно расщепляют лактазу на глюкозу и галактозу. Прежде чем галактоза может быть использована организмом, она должна быть превращена в форму глюкозы (В.Е. Сандин и др., 1962). Это превращение осуществляется в результате реакций фосфорилирования, конечным продуктом которых является глюкозо-1-фосфат, подвергающийся в дальнейшем брожению по той же схеме, что и глюкоза. Молочнокислые бактерии по характеру продуктов брожения делят на гомоферментативные и гетероферментативные. Гомоферментативное молочнокислое брожение характеризуется количественным превращением сбраживаемых углеводов в молочную кислоту, выход которой достигает 98-98,6%.

Гомоферментативные молочнокислые бактерии почти не используют углеводы в конструктивном обмене, который осуществляется в основном за счет использования готовых аминокислот субстрата. Гетероферментативные молочнокислые бактерии обладают ферментами, необходимыми для прямого окисления и декарбоксилировапия промежуточных продуктов брожения. Однако в их ферментной системе нет альдолазы и триозофосфатизомеразы. Поэтому они не могут проводить молочнокислое брожение по гексозодифосфатной схеме и образуют из глюкозы, кроме молочной кислоты, приблизительно в эквимолекулярных количествах этиловый спирт, уксусную кислоту, углекислый газ, а также ряд других побочных продуктов. Считается, что способность молочнокислых бактерий образовывать ферменты, свойственные лишь одному из метаболитических путей (гексозомонофосфатному или гексозодифосфатному), служит энзиматпческой основой для их разделения на гетероферментативные и гомоферментативные (И.И. Климовский, 1966, и др.). Однако, по-видимому, это положение может быть в дальнейшем подвергнуто корректировке. Так, Р. Нандан (1969), изучая метаболизм Str. diacetilactis, Str. cremoris и Str. lactis, установил, что все эти микроорганизмы способны доводить до конца декарбоксилирование пирувата и других а-кетокислот. На основании этих данных он высказывает сомнение в целесообразности отнесения этих микробов к строго гомоферментативной группе.

Наиболее ценными побочными продуктами молочнокислого брожения являются ацетоин, ацетальдегид и особенно диацетил. Существуют разные мнения об источниках, из которых получаются эти вещества. Установлено, что при добавлении к среде лимонной кислоты образование диацетила и ацетоина усиливается. Однако ни глюкоза, ни лимонная кислота, добавленные к среде в отдельности, не влияют на образование диацетила. Диацетил (СНз-СО-СО-СН₃) - более окисленная форма, чем ацетоин (СН₃-СНОН-СО-СН₃). По данным А.К. Максимовой (1954), он может накапливаться лишь в закваске, обладающей слабыми редуцирующими свойствами, где не создаются условия для восстановления диацетила в ацетоин. При быстром снижении окислительно-восстановительного потенциала содержание диацетила в культуре резко падает. Кроме того, установлено, что для накопления диацетила культурами Str. diacetilactis необходимы определенные условия среды: присутствие в среде цитрата; рН около 4,5-4,4; температура 25° С. На образование диацетила существенно влияет режим тепловой обработки молока. Снижение окислительно-восстановительного потенциала, связанное с образованием сульфгидрильных групп - SH, приводит к уменьшению содержания диацетила в закваске (А.К. Максимова, 1954). В результате аэрации (перемешивания) закваски в процессе сквашивания усиливалось образование диацетила и создавались более окисленные условия среды. Исследования А. Свенсена (1970) показали, что в процессе развития закваски, состоящей из Str. lactis, Str. cremoris и Leuconostoc, в ней накапливаются диацетил, ацетальдегид, ацетон, этиловый спирт и ацетоин. Максимальное количество всех ароматических веществ в закваске обнаруживалось через 12-18 ч после заквашивания; через 18 ч образовывалось 6-10 мг/кг диацетила, через 12 ч 7-2 мг/кг ацетальдегида, через 18 и 24 ч 0,86-0,92 мг/кг ацетона, через' 72 ч - 28-30 мг/кг этилового спирта, через 18 ч 161-76 мг/кг ацетона. В дальнейшем начиналось снижение их количества. Исключение составляет этиловый спирт, содержание которого продолжало повышаться за весь период наблюдения (72 ч). Как видно из приведенных данных, для закваски этого типа преобладающим побочным веществом был ацетоин, диацетила содержалось примерно в 10 раз меньше. В. Пало и В. Кохова (1969), исследуя закваску для сквашивания сливок, установили, что ненормально высокое содержание в ней ацетальдегида и этилового спирта сопровождалось появлением пороков вкуса и аромата.

Основным побочным продуктом брожения термофильных молочнокислых палочек (Lbm. bulgaricum) является ацетальдегид (И.В. Петте и X. Лолкема, 19506, М. Шульц и Г. Хингст, 1954; Ф. Горнер, В. Пало, М. Сегинова, 1972). При этом в первые часы сквашивания йогурта накопление ацетальдегида происходит одновременно с накоплением молочной кислоты. Выдержка продукта после образования сгустка при 45° С приводила к снижению ацетальдегида через 4-5 ч. Хранение продукта после сквашивания на холоду позволяло поддерживать содержание ацетальдегида в нем на первоначальном уровне в течение 18 ч после сквашивания (Е.В. Мельникова, 1973).

ЖИР И ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ

Долгое время считалось, что жир не требуется для развития молочнокислых бактерий, так как они одинаково хорошо растут и в цельном, и в обезжиренном молоке. Однако исследования С.Е. Джиллиланда и X.Ц. Ольсона (1963) показали, что в первые 10-12 ч развития молочнокислых бактерий в цельном молоке отмечалось более быстрое кислотообразование, чем в обезжиренном. При добавлении к обезжиренному молоку цельного или пахты в соотношении 1: 1 ускорялось кислотообразование в этой среде. Авторы предполагают, что вещество, стимулирующее кислотообразование, содержится в липопротеиновых оболочках жировых шариков. Пастеризация не снижала стимулирующего действия. Практически заметной разницы в энергии кислотообразования молочнокислых бактерий при изготовлении заквасок на цельном и обезжиренном молоке не наблюдается. Отмечено, что в молоке, подвергнутом значительному лпполизу, поверхностное натяжение снижается, в результате чего угнетается развитие молочнокислых стрептококков. Повышенная активность фермента липазы в молоке характерна для раннего периода лактации. Жир в молоке разлагается также вследствие развития липолптпческих микроорганизмов. В результате пастеризации молока липолптические микроорганизмы погибают и липаза инактивируется. При добавлении прогорклого молока к нормальному молочнокислый процесс замедлялся, снижалось образование аромата. Степень замедления свертывания молока находилась в прямой зависимости от количества прогорклого молока (Ф. Дж. Бэбел, 1955). В дальнейшем было выяснено, что подавление развития молочнокислых бактерий в прогорклом молоке обусловлено не только снижением поверхностного натяжения, но и наличием в нем свободных жирных кислот или их солей, часть из которых оказывает на стрептококков токсическое действие.

Установлено, что каприловая, каприновая и лауриновая кислоты в количестве 0,1% угнетали развитие молочнокислых стрептококков, причем степень подавления их возрастала с увеличением концентрации этих кислот в среде. Масляная, линолевая, линоленовая, арахидиновая и пальмитиновая кислоты в таком же количестве не оказывали угнетающего действия. При добавлении 0,5% стеариновой кислоты почти полностью прекращалось кислотообразование у Str. lactis (Ф. Дж. Бэбел, 1962). Имеются указания о стимуляции развития некоторых молочнокислых стрептококков и палочек олеиновой кислотой (Е.М. Фостер и др., 1961). Практически свободные жирные кислоты и их соли не влияют существенно на энергию кислотообразования молочнокислых бактерий при производстве кисломолочных продуктов, так как обычно в молоке содержится незначительное количество их. Угнетающее действие свободных жирных кислот можно снизить, внеся повышенное (5%) количество закваски (Ф. Дж. Бэбел, 1955). Липазная активность молочнокислых бактерий очень мала по сравнению с другими типичными липолитическими микроорганизмами. Вряд ли она может играть существенную роль при производстве кисломолочных продуктов.

Некоторые немолочнокислые микроорганизмы молока, например Oidium lactis, обладают способностью активно использовать молочный жир и свободные жирные кислоты в процессе обмена веществ. При наличии на поверхности сквашенного молока слоя сливок создаются благоприятные условия для развития молочной плесени. Поэтому при культивировании кефирных грибков, где есть опасность их плесневения, целесообразнее использовать обезжиренное молоко.

СОЛИ И МИКРОЭЛЕМЕНТЫ

Содержание поваренной соли в молоке в концентрации 0,5-1,0% ускоряет развитие стрептококков, в концентрации 5% - заметно подавляет. Различную устойчивость отдельных видов стрептококков к действию поваренной соли используют для дифференциации видов. Так, энтерококки развиваются при содержании в среде 6,5% NaCl; ацидофильная и болгарская палочки - до 2%; термоустойчивые палочки - 2-3%. Другие виды молочнокислых бактерий не могут расти при концентрации соли более 1-2%.

По данным И. Рашича, Б. Обрадовича и С. Митича (1965), присутствие пептона в среде снижает ингибирующее действие поваренной соли в концентрации 4-6,5% на рост Str. diacetilactis и Leuconostoc. Методом замещения ионов в молоке установлено, что молочнокислые бактерии больше всего нуждаются в магнии и натрии, причем магний не может быть заменен кальцием. В результате удаления из молока железа энергия кислотообразования заквасок несколько снижалась, но при замене железа кобальтом и цинком она восстанавливалась (Б. Рийтер и А. Моллер-Мадсен, 1963).Т. Гелслоот и Ф. Хассинг (1962 г) установили, что кальций необходим для развития заквасок, содержащих в качестве ароматообразователей виды Leuconostoc. Str. diacetilactis развивался в декальцинированной среде нормально. Магний стимулировал образование диацетила культурами Leuconostoc, но не влиял на Str. diacetilactis.

При добавлении к молоку марганца устранялось сезонное влияние состава молока на развитие ароматообразующих бактерий (Т. Гелслоот, Ф. Хассинг, 1962а).

Впоследствии И.С. Йенсен, А.И. Оверби (1970) подтвердили, что, добавляя 0,24 мг Ма⁺⁺ на 1 л молока, можно после нескольких пассажей повысить в комбинированной закваске содержание ароматообразующих стрептококков Leuc. citrovorum. Однако, как показали исследования Е. Андерсона и X. Лесмента (1970), стимулирование развития Leuc. citrovorum при добавлении марганца приводило к раннему сбраживанию лимонной кислоты и почти полному восстановлению четырехуглеродных соединений до 2,3-бутилен-гликоля, а следовательно, к исчезновению аромата

ВЕЩЕСТВА, ПОДАВЛЯЮЩИЕ РАЗВИТИЕ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ В МОЛОКЕ

АНТИБИОТИКИ

Антибиотики могут попадать в молоко из крови животного, подвергавшегося лечению от тех или иных заболеваний (чаще всего от мастита), при введении их в корма с целью повышения привеса. Кроме того, антибиотики вводят с целью фальсификации - приостановления нарастания кислотности.

Присутствие антибиотиком в молоке нежелательно. Даже небольшое количество их может оказывать аллергическое действие на некоторых людей, а у детей и подростков потребление молока, содержащего антибиотики, может вызвать токсический эффект. Поэтому на наличие антибиотиков в молоке необходимо обращать особенно серьезное внимание (Дж.Г. Дэвис, 1963). Американский исследователь Велг на основании обобщения статистического материала, пришел к выводу, что примерно 10% населения может давать реакцию на введение антибиотиков. Кроме того, систематическое потребление молока, содержащего антибиотики, может привести к образованию в организме резистентных форм патогенных микроорганизмов (Р.Ц. Райт, 1961) и изменениям кишечной флоры. Международная организация здравоохранения (ВОЗ) считает недопустимым употребление в пищу молока и молочных продуктов, содержащих даже незначительное количество антибиотиков. Поэтому законодательством многих стран запрещена сдача на предприятия молочной промышленности молока, содержащего антибиотики. В СССР такое запрещение также установлено ГОСТом на молоко коровье ("Требования при заготовках”). В ветеринарии применяются пенициллин, стрептомицин, тетрациклин, бацитрацин и другие антибиотики. Эти же антибиотики обнаруживаются и в молоке (Е. X. Март, 1961).

Одним из наиболее опасных антибиотиков при производстве продуктов с применением заквасок считается пенициллин, так как он термоустойчив и выдерживает в молоке кратковременную пастеризацию при высокой температуре (Р. Розанов, 1962). Присутствие в молоке антибиотиков крайне отрицательно отражается на тех производствах, где применяют закваски молочнокислых бактерий. Сквашивание молока, содержащего антибиотики, задерживается, а иногда и полностью прекращается. По данным различных зарубежных авторов, от 1 до 63% молока, сдаваемого на молочные предприятия, содержит пенициллин в количестве 0,005 и. е. /мл. При производстве масла и сыра такие дозы пенициллина в молоке не затрудняют технологического процесса, а при выработке йогурта замедляется процесс сквашивания (Р. Розанов, 1962, Т.Е. Гелслоот, 19626).

С молоком могут также выделяться и задерживать микробиологические процессы при производстве кисломолочных продуктов и сульфаниламидные препараты, применяемые для лечения животных. Антибиотики, введенные в организм животного, выделяются с молоком длительное время. Длительность выделения антибиотиков с молоком зависит от природы антибиотика, вида растворителя, места введения (Е. X. Март, 1961, Р. Кеннон и др., 1962). Большинство авторов указывает, что во всяком случае в течение шести доек после введения антибиотика в организм животного он продолжает обнаруживаться в молоке (М.Г. Финчер и др., 1962, Е. X. Март, 1961). В молоке, полученном от одного стада, действие антибиотиков проявляется сильнее, чем в сборном. В случае умышленного добавления антибиотиков к молоку они могут содержаться в значительном количестве и в больших партиях сборного молока. По чувствительности к антибиотикам молочнокислые бактерии можно расположить в такой последовательности: мезофильные молочнокислые стрептококки (Str. lactis, Str. cremoris) выдерживают концентрацию пенициллина 0,1 и. е. /мл, Str. tbermophilus и молочнокислые палочки 0,01 и. е. /мл. По отношению к стрептомицину, наоборот, вторая группа оказывается менее чувствительной, чем первая.

Снизить влияние антибиотиков на развитие микроорганизмов закваски можно, применив культуры, адаптированные к возрастающим количествам антибиотиков в молоке. Такие закваски создают нормальное кислотообразование при содержании в молоке пенициллина до 1 и. е. /мл.Ф. Вассерфаль (1966) путем пассирования Sir. diacetilactis в молоке с возрастающим содержанием пенициллина получил варианты, резистентные к 2,5 и. е. /мл. Однако способность к ароматообразовапию у культур утрачивалась. И.Н. Пятницына и Л.А. Банникова (1966) установили, что способность к приобретению резистентности у разных видов молочнокислых бактерий неодинаковая. Если у ацидофильных бактерий резистентность могла быть повышена в 9 и 16 раз и достигала 3,6 и. е. /мл, то у термофильного стрептококка ее удалось повысить лишь вдвое (с 0,03 до 0,06 и. е. /мл). Установлено также, что пенициллин адсорбируется на клетках бактерий, в результате чего концентрация его в молоке уменьшается. При повышенном количестве вносимой закваски часть клеток адсорбирует антибиотик, другая получает возможность нормально развиваться в молоке (Ф. Дж. Бэбел, 1962). Для снижения чувствительности к антибиотикам рекомендуется также добавлять ростовые факторы - экстракты, обогащенные пептидами, дрожжевой и печеночный экстракты, гидродизованное молоко (Е. X. Март, 1962). По данным Дж. Жаск и др. (1959), молочнокислые бактерии, длительное время используемые в сыроделии, приобретают некоторую устойчивость к антибиотикам.

МОЮЩЕ-ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИЕ СРЕДСТВА И ДРУГИЕ ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

При недостаточно тщательном ополаскивании оборудования чистой водой после мойки и дезинфекции на поверхности его могут остаться моюще-дезинфицирующие средства, влияющие на развитие микроорганизмов в молоке. Наибольшее значение в этом отношении имеют препараты, содержащие хлор и четырехзамещенные соединения аммония. Отмечаются случаи умышленного добавления моюще-де-зинфицирующих средств, в частности гипохлорита, к молоку с целью предотвращения развития в нем микроорганизмов (Г. Чемберс и др., 1962). При наличии в молоке гипохлорита и четырехзамещенных соединений аммония значительно увеличивается продолжительность редуктазной пробы. Для обнаружения моюще-дезинфицирующих средств рекомендуются химические методы, которые более чувствительны, чем микробиологические. Так, метод обнаружения четырехзамещенных соединений аммония основан на способности двух его молекул при известном рН присоединяться к молекуле красителя, например, бромфеноловой сини (Р. Лакросс, 1962). Для контроля молока на гипохлорит применяют йодометрическую пробу (Г. Чемберс и др., 1962; Дж. Эйсес и др., 1962). Концентрацию дезинфицирующих препаратов 10~²-10~³ можно также определить биологическим методом с использованием Str. thermophihis.

Исследования Т. Сторгардса и А. Андерсона (1966) показали, что в присутствии препаратов, содержащих четырехзамещенные соединения аммония, тормозился рост всех компонентов многоштаммовой закваски. Хлорамин оказывал специфическое подавляющее действие на ароматообразующие бактерии, количество которых снижалось на 90%. Практика показывает, что при переработке молока с повышенной кислотностью и нейтрализованного разрешенными для этой цели веществами нередко замедляется сквашивание, ухудшается качество сгустка, особенно трудно приготовлять закваски. Специальных исследований в этом направлении не проводилось, но в литературе имеются сведения об отрицательном влиянии искусственного снижения кислотности сливок на последующее развитие в них молочнокислых бактерий, особенно Str. diacetilactis (Л. Лайтбоди, 1962). Ким и Хагмои установили, что пестициды в количестве до 100%о не влияли на метаболизм молочнокислых бактерии или оказывали слабый эффект. Я. Янков и П. Пиева (1970) применили ДДТ, линдан, их комбинации с деделином и гербицидом 24Д. Они показали, что высокие концентрации пестицидов порядка 10000-50000%о оказывали бактерицидное действие на Str. lactis, Str. thermophilus и Lbm. bulgaricum. При содержании 1000% наблюдалось бактериостатическое действие, выражавшееся в снижении энергии кислотообразования. Низкие концентрации пестицидов (до 0,1 - 10%о) оказывали стимулирующее действие на молочнокислые бактерии. Авторы приходят к выводу, подтверждающему результаты Кима и Хагмона, что пестициды в концентрации до 100%о не оказывают заметного отрицательного влияния на молочнокислые бактерии.

ВЕЩЕСТВА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ КОНСЕРВИРОВАНИЯ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ И ОБОГАЩЕНИЯ ВКУСА. ПОВЫШЕННОЕ СОДЕРЖАНИЕ СУХИХ ВЕЩЕСТВ В МОЛОКЕ

При производстве кисломолочных продуктов применяют свекловичный сахар и соль. Небольшое содержание этих веществ в продукте лишь незначительно задерживает развитие микроорганизмов. Высокой устойчивостью к соли обладают некоторые дрожжи, что может иметь значение при хранении соленых творожных изделий. Сахар, содержащийся в творожных изделиях, в некоторых случаях интенсифицирует размножение дрожжей, вследствие чего наблюдается вспучивание продуктов. Сахар, содержащийся в значительных концентрациях, например в особой творожной массе (26%), заметно подавляет рост микроорганизмов и увеличивает стойкость продукта.

Большое влияние на развитие молочнокислых бактерий оказывает концентрация сухих обезжиренных веществ в молоке. Л.А. Банникова (1953) установила, что при повышении в обезжиренном молоке концентрации сухих веществ до 18% культуры молочнокислых бактерий развивались значительно быстрее и достигали более высокого уровня, чем в молоке, содержащем 9% сухих веществ. Накопление кислоты в таком молоке происходило медленнее. Культивирование заквасок молочнокислых бактерий в обезжиренном восстановленном молоке с содержанием сухих веществ до 12,2% приводило к повышению в них количества ароматообразующих бактерии - Str. diacetilactis и Leuc. citrovorum (И. Йенсен, А.П. Оверби, 1970). Аналогичные результаты были получены X. Йенсеном и 3. Хорватом (1970) при выращивании заквасок для масла и йогурта в обезжиренном молоке, концентрация сухих веществ в котором была повышена путем сгущения до 14%. Однако при этом отмечались сладковатый вкус и зернистая консистенция готового продукта. Исследования, проведенные с более высокими концентрациями сухих веществ в молоке (24,36 и 42%), показали, что критической концентрацией, при которой еще отмечался хороший рост молочнокислых бактерий, была концентрация 36%. Str. cremoris проявлял большую чувствительность к повышенному содержанию сухих веществ, чем Str. lactis и Str. diacetilactis.

ВЕЩЕСТВА, ОБУСЛОВЛИВАЮЩИЕ ЕСТЕСТВЕННУЮ БАКТЕРИЦИДНОСТЬ МОЛОКА

Естественные ингибиторы, обусловливающие бактерицидные свойства свежевыдоенного молока (лактенин, лактопероксидаза), обнаруживаются в молоке только в первые часы после дойки и при условии минимального содержания в нем микроорганизмов (М. Зеелеманн, 1959, Дж. Стедхаудерс и X.А. Беринга, 1962). В результате нагревания до 82-85° С эти вещества инактивируются (К.М. Шэхени и др., 1962). Практически в сборном молоке, поступающем на предприятия, естественная бактерицидность, связанная с наличием этих веществ, не обнаруживается.

Установлено, что в сыром молоке могут находиться агглютинины (неспецифические антитела), агглютинирующие стрептококки серологической группы N (типа Str. lactis, Str. cremoris и пр.). Образование агглютининов в крови животного может быть обусловлено бактериальными антигенами, адсорбированными из кишечного канала, через легкие или кожу. Например, выяснено, что Str. bovis, присутствующие в большом количестве в кишечном канале жвачных животных, имеют общий антиген с Str. cremoris. В присутствии агглютининов в молоке нарушается нормальное деление клеток молочнокислых стрептококков, Так, отмечено, что молочнокислые стрептококки, обычно образующие в стерилизованном молоке диплококки пли короткие цепочки, в сыром молоке имеют форму длинных цепочек. Показано, что ингибиторная активность молока ассоциируется с фракцией иммуноглобулина (X.Е. Рандольф, И.А. Голд, 1968). Исследования Д.Б. Эммонза, Дж.А. Эллиотта, Д.И. Беккетта (1966) показали, что среди штаммов молочнокислых стрептококков имеются как чувствительные, так и нечувствительные к агглютиннам. Агглютинины к чувствительным штаммам были обнаружены в молоке и крови всех исследованных животных, хотя и в разных количествах. В начале лактации (молозиво) их содержалось много. После первой недели лактации их количество снижалось, в самом конце - снова повышалось.

ПРОДУКТЫ ОБМЕНА МИКРООРГАНИЗМОВ, РАЗВИВАЮЩИХСЯ В МОЛОКЕ

Антибиотики, образующиеся в результате жизнедеятельности микроорганизмов, найдены в значительном количестве образцов (до 10%) молока (Ф. Косиковский, М.О. Лери, 1963). Эти вещества так же, как и естественные ингибиторы, разрушались при нагревании до 82-83° С. X. Хаттовска (1970) обнаружила в сильно загрязненном сыром молоке микроорганизмы (микрококки и грамотрицательные палочки), которые выделяли термостабильные вещества, угнетавшие развитие молочнокислых бактерий, их аромато- и кислотообразование. Эти наблюдения свидетельствуют о важности снижения микробиологической обсемененности сырого молока, предназначенного для производства заквасок и кисломолочных продуктов. С другой стороны, многие немолочнокислые бактерии, развивающиеся в сыром молоке, стимулируют развитие молочнокислых (С.А. Королев, 1932). По всей вероятности, фактор угнетающего действия продуктов обмена микроорганизмов в сборном молоке значительно меньше влияет на молочнокислый процесс, чем антибиотики и бактериофаг.

ВЕЩЕСТВА, СОДЕРЖАЩИЕСЯ В МАСТИТНОМ МОЛОКЕ

Долгое время считалось, что в молоке от маститных животных содержатся вещества, угнетающие развитие молочнокислых бактерий. По данным Дж.Г. Дэвиса (1961), эти вещества разрушаются при нагревании. Другие исследователи (Ф.И. Бэбел, 1955) сообщают, что нагревание на них не действует. Добавление 10% маститного молока к нормальному задерживает рост Str. lactis. X.Р. Уайтхед и Г.А. Кокс (1933) установили, что молочнокислые стрептококки не могут нормально развиваться в сыром молоке, содержащем более 5 млн. лейкоцитов в 1 мл. При нагревании молока до 49-52° С в течение 30 с угнетающее действие лейкоцитов снижается. В то же время Г. Вейс и М. Ван-Белахем (1970) показали на большом количестве исследованных проб молока, что пастеризованное сборное молоко с высоким содержанием лейкоцитов (1,2 млн. /мл) является такой же хорошей питательной средой для развития и проявления биохимической активности молочнокислых бактерий, как и пастеризованное сборное молоко с низким первоначальным содержанием лейкоцитов (300 тыс/мл). Возможно, что такие разноречивые данные объясняются различиями в режимах тепловой обработки молока. Следует отметить, что ММФ установлена норма содержания лейкоцитов в выдаиваемом молоке - 500 тыс/мл.

РЕАКЦИЯ СРЕДЫ

Физически действующим началом в кислых и щелочных субстратах является не просто наличие в них кислоты или щелочи, а концентрация гидроксильных и водородных ионов, рН среды может изменять активность ферментов, что в свою очередь ведет к изменению биохимической активности микроорганизмов и направления вызываемых ими биохимических превращений в среде. Различные микроорганизмы, встречающиеся в кисломолочных продуктах, по-разному относятся к реакции окружающей их среды. Молочнокислые стрептококки более чувствительны к низким рН, чем палочки. Для более активных кислотообразователей, как правило, характерна большая устойчивость к высокой активной кислотности среды. Этим объясняются и различные пределы кислотообразования в молоке у разных групп молочнокислых бактерий. У гомоферментативных молочнокислых бактерий рН среды не влияет на характер продуктов брожения. Основным продуктом брожения является молочная кислота. При развитии гетероферментативных молочнокислых бактерии реакция среды существенно влияет на выход продуктов брожения. В более кислых средах преимущественно образуется молочная кпслота, в менее кислых - уксусная и молочная. А.К. Максимовой (1954) установлена зависимость между кислотностью плазмы масла и содержанием в нем диацетила. Наибольшее количество диацетила образуется при рН 5,2-4.6 Для большинства плесеней и дрожжей благоприятна кислая реакция среды, характерная для кисломолочных продуктов. С другой стороны, гнилостные бактерии весьма чувствительны к кислой реакции среды, поэтому они не развиваются при производстве кисломолочных продуктов. Условия для развития гнилостных бактерий могут возникнуть только в том случае, если по каким-либо причинам замедлен молочнокислый процесс при производстве продукта или если продукты, например творог и сметану, хранят длительное время, в результате чего на поверхности их развиваются плесени и дрожжи, нейтрализующие кислоту.

Реакция среды влияет и на активность бактериофага. По данным Д.А. Яковлева (1962), бактериофаг молочнокислого стрептококка вызывает лизис только в кислой среде при рН ниже 6,5. Важное значение имеет реакция среды и для проявления действия антибиотических веществ, вырабатываемых молочнокислыми бактериями. М.С. Полонская (1952) установила, что антибиотическая активность ацидофильных бактерий усиливается при низких рН. Эта же закономерность наблюдается и для антибиотических веществ, вырабатываемых другими молочнокислыми бактериями.

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ СРЕДЫ

Развитие микроорганизмов и их биохимическая деятельность тесно связаны с окислительно-восстановительными условиями в среде, которые зависят от соотношения в ней окисленных и восстановленных веществ. В биологических системах - культурах микроорганизмов - окисление и восстановление служат источниками энергии для всех процессов, протекающих в клетке.

При развитии любого микроорганизма окислительно-восстановительный потенциал падает, т.е. восстановительные свойства среды усиливаются (И.Л. Работнова, 1957). И.Л. Работнова рассматривает это явление как приспособление, обеспечивающее лучшие условия для развития культуры. При добавлении редуцирующих веществ, предохраняющих клетку от чрезмерного окисления, сокращается продолжительность lag-фазы и ускоряется размножение аэробов. И.Л. Работнова с сотрудниками (1957) установила, что падение окислительно-восстановительного потенциала обусловлено не только поглощением культурой растворенного кислорода, но и образованием редуцирующих веществ. Некоторые микроорганизмы выделяют редуцирующие вещества в среду, у других восстановительными свойствами обладают только живые клетки. При производстве кисломолочных продуктов окислительно-восстановительные условия среды могут меняться под влиянием таких факторов, как аэрация (перемешивание), добавление редуцирующих веществ (например, аскорбиновой кислоты), и в результате жизнедеятельности самих микроорганизмов.

Для микроорганизмов, у которых нет необходимых систем ферментов для использования кислорода в качестве акцептора водорода, такими акцепторами могут служить аскорбиновая кислота, цистеин, глютатион, метиленовый голубой и резазурин. Метиленовый голубой и резазурин применяют для установления наличия активного процесса обмена веществ микроорганизмов в молоке. Чем больше в молоке микроорганизмов и интенсивнее обмен веществ, тем быстрее падает окислительно-восстановительный потенциал и быстрее восстанавливаются метиленовый голубой или резазурин. Процесс восстановления этих веществ сопровождается их обесцвечиванием или изменением цвета, что легко установить при визуальном наблюдении за пробами.

Резазурин по сравнению с метиленовым голубым восстанавливается при более высоком окислительно-восстановительном потенциале. Следовательно, на его восстановление и получение результата о количестве и активности микроорганизмов требуется меньше времени. Молоко как сырое, так и пастеризованное обладает определенной восстановительной способностью, уровень которой колеблется в зависимости от периода лактации, состояния здоровья животного и т.д. Молочнокислые бактерии относятся к факультативным анаэробам. Некоторые виды, например Str. lactis, в процессе жизнедеятельности используют свободный кислород в незначительной степени или совсем его не используют. Однако они могут развиваться и в присутствии кислорода. У ароматообразующнх стрептококков отмечена обратная зависимость между редуцирующей способностью и образованием диацетила и ацетоина. Она может меняться у одного и того же штамма под влиянием условий культивирования (С.Н. Анантарамаиах, 1970).

Гомоферментативные молочнокислые палочки более анаэробны. Особенно чувствительны они к кислороду в момент выделения из естественных субстратов, вследствие чего часто затрудняется получение поверхностных колоний этих микроорганизмов на плотных питательных средах. Редуцирующая активность у разных видов молочнокислых палочек неодинакова и находится в обратной зависимости от содержания в клетках флавопротеина.

Кислород почти не оказывает вредного воздействия на развивающиеся микроорганизмы, у которых протекает активный обмен веществ. У покоящихся культур чувствительность к кислороду резко возрастает. С повышением окислительно-восстановительного потенциала, что происходит при проникновении кислорода в клетку, инактивируются некоторые ферментные системы и снижается жизнедеятельность культуры. В результате удаления кислорода из культур значительно сохраняется их жизнеспособность, что используют, высушивая культуры в замороженном состоянии под вакуумом и храня их в атмосфере азота. Рекомендуется также хранить жидкие культуры в лакмусовом молоке с мелом в герметически закупоренных сосудах (Дж. Дэвис, 1963).

Для плесеней требуется кислород, так как их мицелий в основном развивается в воздушной среде и только часть его погружается в питательный субстрат. Как правило, они развиваются на поверхности кисломолочных продуктов.

СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА МОЛОКА

Осенью и особенно весной (март - апрель) часто наблюдается замедление или полная задержка сквашивания молока, изменение характера сычужного и кислотного свертывания, нарушение способности к газообразованию и ароматообразованию у ароматообразующих бактерий. Вследствие этого ухудшается качество заквасок и готовой продукции, а иногда и развиваются различные пороки. Такое резкое нарушение биохимической деятельности молочнокислых бактерий обусловлено изменениями биологических свойств молока, вызванных изменением рационов питания и периодом лактации животных. На развитие молочнокислых бактерий в весеннем и осеннем молоке влияет, по-видимому, комплекс факторов. По данным Т. Тихомировой (1961), весной изменяется аминокислотный состав молока - почти в 5 раз снижается количество необходимых для развития молочнокислых бактерий аминокислот (аргинина, валина с метионином и лейцина с фенилаланином) и примерно в 2 раза снижается общее количество свободных аминокислот. Работой Э.Е. Грудзинской и Н.С. Королевой (1970) не установлено столь резких колебаний в аминокислотном спектре молока, полученного в разное время года. Однако отмечено, что весной в пробах молока не содержалось таких важных аминокислот, как валин, фенилаланин и лейцин. В весеннее время молоко характеризуется также пониженным содержанием в нем факторов роста - биотина (Р. Давидов и Л. Круглова, 1957), никотиновой кислоты (М.Б. Тевелевич, 1961) и др. Окислительно-восстановительные процессы протекают значительно слабее. Минеральный состав молока в весеннее время также меняется в сторону, неблагоприятную для развития молочнокислых бактерий: содержание марганца снижается, а меди повышается, в молоке отсутствует кобальт (А.П. Корнильцева, 1965).

Весной культуры Str. lactis резко снижают свою энергию кислотообразования и протеолитическую активность (М.Б. Тевелевич, 1961). По данным Т. Тихомировой (1961), весной молочнокислая микрофлора продуцировала молочную кислоту в 3 раза меньше, чем зимой.И. И. Климовский и Г.А. Калинина, изучая сезонное влияние состава молока на Str. lactis, установили резкое падение численности бактерий и снижение кислотности в апрельском молоке по сравнению с июньским.

Еще более чувствительны к сезонным изменениям биологических свойств молока ароматообразующие стрептококки типа Leuc. citro-vorum и Leuc. dextranicum, которые весной теряют способность к сбраживанию Сахаров и снижают продуцирование летучих жирных кислот (М.Р. Гибшман, 1960).

Т. Гелслоот и Ф. Хассинг (1962) отметили, что ароматообразующие стрептококки типа Leuc. citrovorum более чувствительны к сезонным изменениям состава молока, чем Str. diacetilactis. При добавлении к молоку небольшого количества марганца влияние сезонных колебаний на развитие этих культур устранялось, однако, как было указано выше, это отрицательно влияло на образование аромата. Весной крайне затрудняется поддержание коллекции чистых культур, которые часто теряют способность к свертыванию и резко меняют некоторые свойства, например, приобретают тягучесть. Потеря активности кислотообразования наблюдается не только у молочнокислых стрептококков, но и у палочек. У некоторых штаммов так и не удается восстановить эту способность даже путем пересевов большого количества посевного материала (до 1 мл) и длительной выдержки в термостате.

Т. Тихомирова пришла к выводу, что, несмотря на низкое содержание свободных аминокислот в весеннем молоке, потребление их естественной микрофлорой значительно ослаблено. Возможно, что в весенний период это обусловлено биологической неполноценностью молока, влияющей на нормальный обмен веществ микроорганизмов. Установлено, что во все периоды года в молоке содержатся вещества, подавляющие развитие молочнокислых бактерий. При принятых в промышленности режимах пастеризации эти вещества сохраняются, а при стерилизации разрушаются. Поэтому активность культур и чувствительность их к сезонным изменениям нельзя устанавливать на стерилизованном молоке. Факторы роста, имеющиеся в молоке, летом и осенью позволяют молочнокислым бактериям развиваться в присутствии ингибиторов. Зимой и весной из-за недостатка факторов роста труднее преодолевать угнетающее действие ингибиторов. Дж. Чулак и Л. Минуэлл (1951 а, б) выделили культуры молочнокислых стрептококков, чувствительные и нечувствительные к сезонным изменениям состава молока. М.Б. Тевелевич также установила, что среди штаммов Str. lactis имеются культуры, малочувствительные к сезонным изменениям свойств молока. Эти культуры отличаются способностью усваивать необходимые им факторы роста (рибофлавин и биотин) из неполноценного весеннего молока, накапливать никотиновую кислоту в процессе своего развития. В биологически неполноценном молоке протеолитическая активность этих культур не снижается. Следовательно, сезонные изменения состава молока не оказывают заметного влияния на интенсивность обмена веществ у этих микроорганизмов.

Культуры, мало чувствительные к изменениям состава молока, были выделены весной, и, по-видимому, это их свойство является следствием приспособления к неблагоприятным условиям. При производстве кисломолочных продуктов на направление микробиологических процессов влияют также технологические свойства молока (скорость образования и характер кислотного и сычужного сгустка, скорость отделения сыворотки и т.д.), обусловленные его физико-химической характеристикой. Весной, а иногда и осенью технологические свойства молока резко отличаются от технологических свойств молока, получаемого зимой и летом. С изменением кислотно-щелочного равновесия в сторону уменьшения кальциевых солей ухудшаются сычужная свертываемость молока и обработка зерна при производстве сыра (Т. Тихомирова, 1962). Технологические