Jak se liší kvasinky od bakterií?
Abstrakt vědeckého článku o průmyslových biotechnologiích, autor vědecké práce – Kobelev K.V., Filimonova T.I., Borisenko O.A.
Jsou uvedeny výsledky experimentálních dat o studiu vzájemného vlivu kvasinek kvasu a bakterií mléčného kvašení zapojených do procesu výroby kvasu.
i Už vás nebaví bannery? Reklamu můžete vždy vypnout.
Podobná témata vědecké práce o průmyslových biotechnologiích, autor vědecké práce – Kobelev K.V., Filimonova T.I., Borisenko O.A.
Fermentace kvasové mladiny na bázi práškového polymaltového extraktu
Mikrobiologické aspekty technologie nápojů na bázi práškových sladových extraktů
Kvasinky Saccharomyces při výrobě chlebového kvasu
Houba rýžová jako zdroj nových bakterií mléčného kvašení pro výrobu kvasu
Kvas pro speciální účely
i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.
i Už vás nebaví bannery? Reklamu můžete vždy vypnout.
Kvasinky a mléčné bakterie při výrobě kvasu
Výsledky experimentálních informací jsou prezentovány na výzkumu vzájemného vlivu kvasinek a mléčných bakterií v průběhu výroby kvasu.
Text vědecké práce na téma “Kvasinky a bakterie mléčného kvašení při výrobě chlebového kvasu”
663.47 UDC; 663.479.1
a bakterie mléčného kvašení při výrobě chlebového kvasu
K. V. Kobelev, Ph.D. tech. vědy;
T. I. Filimonová, Ph.D. biol. vědy; O. A. Borisenko
Celoruský výzkumný ústav pivovarského, nealkoholického a vinařského průmyslu
Klíčová slova: symbióza; antagonismus; fermentace extraktu; pučení kvasinkových buněk; organické kyseliny.
Klíčová slova: symbióza; antagonismus fermentační extrakt; pučící kvasinky; organické kyseliny.
Chlebový kvas je produktem kombinovaného mléčného a alkoholového kvašení, na jehož výrobním procesu se podílejí kvasnice kvasu a bakterie mléčného kvašení. Při výrobě kvasu klasickou technologií se nejčastěji používá kvasový kvas rasy M, izolovaný v roce 1939 L.I. Minted z žitného těsta. Na základě morfologických a fyziologických vlastností byly tyto kvasinky klasifikovány jako Saccharomyces minor. Chekan izoloval bakterie mléčného kvašení z kvasu z moskevských továren, přičemž z mnoha získaných kultur vybral dvě rasy Betabacterium v č. 11 a č. 13, které se ukázaly jako nejvhodnější z hlediska chuťových vlastností výsledného produktu. Rasy bakterií mléčného kvašení 11 a 13 představují ko-
jsou to krátké tyčinky, někdy spojené do dvou a mají tyto vlastnosti: schopnost fermentovat laktózu a arabinózu a negativní vztah k mannitolu. Tyto bakterie jsou heterofermentativní a při fermentaci hexóz tvoří na rozdíl od homofermentativních bakterií nejen kyselinu mléčnou, ale i řadu dalších organických kyselin, oxid uhličitý a ethylalkohol. Přítomnost organických kyselin a alkoholů ve zkvašené mladině vede k jejich částečné interakci s tvorbou esterů, které i při nízkých obsahech hrají určitou roli při tvorbě aroma kvasu (L. I. Chekan, 1962).
Soužití kvasinek a bakterií by mělo mít vzájemný vliv na život
Rýže. 1. Dynamika změn obsahu extraktu v mladině kvasu při kvašení kvasinkami rasy M, bakteriemi mléčného kvašení ras 11 a 13 a směsí kvasinek a bakterií
aktivitu těchto mikroorganismů. Bylo navrženo, že se mezi nimi nejprve rozvine symbiotický vztah, kdy kvasinky a bakterie mléčného kvašení těží ze soužití: akumulace kyseliny bakteriemi do určité hranice (pH 5,0-5,5) je pro kvasinky prospěšná a produkty jejich autolýzy podávat potravu pro bakterie (P.M. Maltsev, M.V. Za-zirnaya, 1970). Bakterie mléčného kvašení mají biosyntetický deficit, proto vyžadují bílkovinné hydrolyzáty, kvasnicové extrakty a vitamíny, tedy látky, které se uvolňují při autolýze kvasinek [1]. Výrazné zvýšení kyselosti by mělo mít nepříznivý vliv na kvasinky, což může být příčinou antagonismu, kdy další vývoj bakterií brzdí vitální aktivitu kvasinek, což se projevuje snížením fermentační schopnosti (P. M. Maltsev, 1980).
Při výrobě kvasu tak vzniká složitý vztah mezi kvasinkami a bakteriemi mléčného kvašení. Vzhledem k tomu, že tento druh výzkumu byl proveden již před poměrně dlouhou dobou, je v současné době nepochybně zajímavé pokračovat ve studiu procesu koexistence ras 11 a 13 bakterií mléčného kvašení a rasy kvasnic kvas M.
Pro výzkum jsme použili kvasovou mladinu připravenou z KKS s cukrovým sirupem. Sladina je tedy příznivým prostředím pro rozvoj mnoha mikroorganismů. Aby se vyloučila možnost zkreslení výsledků v důsledku výskytu divokých kvasinek a bakterií, byla mladina předem sterilizována v autoklávu při 105 °C. Ke sterilizované mladině byly přidány dvoudenní čisté kultury bakterií mléčného kvašení v množství 4 % objemu fermentované mladiny a kvasinek rasy M v množství 7 milionů/cm3. Fermentační teplota 30 °C. V kontrolních variantách byly do mladiny umístěny buď pouze kvasinky bez bakterií nebo bakterie mléčného kvašení bez kvasinek. Vliv studovaných mikroorganismů na redukci extraktu byl hodnocen pomocí pyknometrické metody [2].
Rýže. 2. Počet pučících buněk kvasinek rasy M při kvašení kvasové mladiny kvasinkami za přítomnosti bakterií mléčného kvašení ras 11 a 13
Obsah organických kyselin, mg/l 1234567890 OOOOOOOOOOO OOOOOOOOOOO
Závod 11 Závod 13
| | oxalin C víno C mléko C ocet C jantar C citron
Rýže. 3. Obsah organických kyselin v kvasu po fermentaci s mléčnými bakteriemi ras 11 a 13
Během prvních 8 hodin se průběh fermentace s kvasinkami rasy M za přítomnosti bakterií mléčného kvašení ras 11 a 13 shodoval s fermentací s kvasinkami bez bakterií: obsah extraktu se v obou případech snížil z 6,5 na 5,6 % ( Obr. 1). To znamená, že bakterie mléčného kvašení neměly inhibiční účinek na fermentaci kvasinek rasy M (viz obr. 1). V následujících 10 hodinách byla zaznamenána určitá stimulace fermentačního procesu kvasinkami za přítomnosti bakterií mléčného kvašení: za stejnou dobu bylo fermentováno o 0,2 % více extraktu a tento rozdíl zůstal až do konce pozorování fermentačního procesu. Bakterie mléčného kvašení tedy nejen že nepůsobily tlumivě na fermentační schopnost kvasinek, ale dokonce poněkud stimulovaly proces fermentace.
Ve variantě, kde byly použity pouze bakterie mléčného kvašení bez kvasinek, byl kvasový mladinový extrakt zkvašen o 18 % za 0,2 hodin: z 6,9 na 6,7 % (viz obr. 1). Během 24 hodin se množství extraktu v mladině snížilo o dalších 0,1 až 6,6 %. Pozorování během následujících 17 hodin ukázala, že obsah extraktu v kvasové mladině se nezměnil, tj. bakterie mléčného kvašení neměly významný vliv na snížení obsahu sušiny v mladině.
Aby se zjistilo, jak přítomnost bakterií mléčného kvašení ovlivňuje životaschopnost kvasinkových buněk, byly pod mikroskopem studovány preparáty kvasinkových buněk ošetřených barvivem methylenovou modří. Mrtvé kvasinkové buňky po barvení po dobu 2 minut roztokem methylen-
Všechna modrá barviva získávají modrou barvu díky tomu, že buněčná membrána a membrána odumřelých buněk nebrání pronikání barvy. Podle našich pozorování nepřesahuje počet mrtvých buněk kvasinek rasy M během fermentace kvasové mladiny po dobu 42 hodin 4 %, a to jak v přítomnosti bakterií mléčného kvašení, tak v čisté kultuře kvasinek. Tento obsah mrtvých buněk je v rámci přijatelné normy pro kvasinkovou kulturu [3]. To znamená, že bakterie mléčného kvašení ras 11 a 13 neměly negativní vliv na přežití kvasinek rasy M.
O fyziologickém stavu kvasinkových buněk si můžete udělat představu pozorováním schopnosti kvasinek pučet. Zdravé a silné kvasinkové buňky tvoří více pupenů. V období aktivního vývoje kvasinkové kultury je pozorován zvýšený počet pučících buněk, který následně klesá, když nastanou podmínky vyčerpání živin nebo potlačení kvasinkových buněk jakýmikoli nepříznivými faktory.
Během prvních 17 hodin fermentace byl počet pučících buněk kvasinek 18 % jak v přítomnosti bakterií mléčného kvašení, tak i bez nich (obr. 2). Během následujících 3 hodin se počet pučících kvasinkových buněk zvýšil na 25 %, pokud byly v mladině přítomny bakterie mléčného kvašení, a na 22 % v nepřítomnosti bakterií. Do 42 hodin kvašení mladiny se počet pučících buněk začal snižovat, ale zároveň se počet pučících buněk v
přítomnost bakterií mléčného kvašení zůstala mírně vyšší než bez bakterií. Bakterie mléčného kvašení tak nejen neinhibují růst kvasnic kvasu, ale dokonce vytvářejí příznivé podmínky pro jejich život.
Hlavním významem bakterií mléčného kvašení při vaření kvasu je vytvoření kyselosti nezbytné pro plnou chuť a vytvoření vůně kvasu. Pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC) na Stayerově chromatografu se spektrofotometrickým detektorem (kolona C18250 x 4,6 mm) byl studován obsah organických kyselin po pěstování ras bakterií mléčného kvašení 24 a 11 po dobu 13 hodin (obr. 3). Analýza prokázala přítomnost řady organických kyselin: mléčné, octové, šťavelové, vinné, citrónové a jantarové. Závody 11 a 13 se liší složením a množstvím kyselin. Při použití rasy 13 byl pozorován vyšší celkový obsah organických kyselin, zejména kyseliny mléčné. Obě rasy produkují kyselinu octovou a jantarovou v přibližně stejném množství. Rasa 11 je schopna produkovat kyselinu citrónovou.
Aby bylo možné zjistit, jaký vliv mají kvasinky na vitální aktivitu bakterií mléčného kvašení při fermentaci kvasové mladiny, byla periodicky stanovována titrační kyselost mladiny [2]. Množství kyseliny vytvořené v kvasu může charakterizovat fyziologický stav a aktivitu buněk bakterií mléčného kvašení.
Po fermentaci kvasové mladiny po dobu 24 hodin, titrovatelná kyselina-
3 a 4,5 3,0 2,5 2,0
5 10 15 20 25 30 35 40 Doba kvašení, h « kvasinky rasy M ™ bakterie mléčného kvašení rasy 11 a 13 kvasinky rasy M + bakterie mléčného kvašení rasy 11 a 13 45
Rýže. 4. Dynamika změn titrační kyselosti v mladině kvasu při kvašení kvasinkami rasy M, kyselinou mléčnou a bakteriemi ras 11 a 13 a směsí kvasinek a bakterií
Obsah byl 3,3 cm3 roztoku NaOH o koncentraci 1,0 mol/dm3 na 100 cm3 mladiny, pokud byly v mladině přítomny pouze bakterie mléčného kvašení, a 3,0 cm3 v případě, že byly přidány nejen bakterie, ale i kvasinky. do mladiny (obr. 4). V případě, že byly do mladiny přidány pouze kvasinky bez bakterií, titrovatelná kyselost po 24 hodinách
kvašení činilo 1,7 cm3 roztoku NaOH o koncentraci 1,0 mol/dm3 na 100 cm3 mladiny. Jak by se dalo očekávat, titrovatelná kyselost fermentované mladiny závisí především na aktivitě bakterií mléčného kvašení a přítomnost kvasinek kvasu v mladině poněkud inhibuje aktivitu bakterií.
V důsledku toho by bylo nesprávné charakterizovat vztah mezi kvasinkami a bakteriemi mléčného kvašení v aktivní fázi fermentace jako symbiózu, protože z tohoto vztahu mají prospěch pouze kvasinky. Možná důvod, proč bakteriím mléčného kvašení neprospívá soužití s kvasinkami, je ten, že při aktivní fermentaci nedošlo k výraznému odumírání buněk kvasinek, jejichž produkty autolýzy by mohly bakterie mléčného kvašení využít.
1. Ryabtsova, S. A. Zachování viability startovací mikroflóry/S. A. Ryabtsova, M. A. Bratsikhina, V. I. Ganina. // Mlékárenský průmysl. – 2010. – č. 1. – S. 22-23.
2. Pokyny pro technickou a chemickou kontrolu nealkoholické výroby TI 10-5031536-143-91, 1992.
3. Pokyny pro hygienickou a mikrobiologickou kontrolu pivovarnictví a výroby nealko IK 10-0406-140-87, 1988. ®
V krmení dojnic, ale i dalších hospodářských zvířat vznikla v posledních letech celá kategorie krmných produktů. Doplňkové látky na bázi mikroorganismů (bakterie a plísně včetně kvasinek), stejně jako enzymatické přípravky, se již pevně usadily v krmných normách pro dojný skot a jsou obvykle obsaženy ve velké části diet. Jejich využití v různých fázích zootechnických prací se rychle rozšiřuje. Z velké části je to dáno hlubším pochopením fyziologie mikrobiální populace bachoru a střev probíhá aktivní studium mikrobiomu jako celku a mikroflóry konkrétních oblastí gastrointestinálního traktu. Zkušenosti ukazují, že zlepšení zdraví mikrobiální komunity zvířat je zásadní nejen pro zlepšení nutričního managementu, ale také pro zdraví střev a celkovou veterinární pohodu, stejně jako pro snížení stresu.
Nejčastější dotazy ohledně těchto doplňků:
- Jaké jsou mezi nimi rozdíly?
- Jsou skutečně účinné?
- Jaký to má dopad na produktivitu?
- Které z nich jsou výhodnější?
- Je možné je kombinovat?
Článek pojednává o hlavních bodech, které pomáhají vytvořit si názor na tyto krmné produkty. Aby se však předešlo chybám, vyplatí se nejprve probrat některé definice.
Jaký je rozdíl mezi prebiotikem a probiotikem?
Tyto pojmy jsou často zaměňovány. Aditiva z obou skupin se používají ke zlepšení funkcí trávicího traktu a řešení praktických problémů při výrobě produktů.
Obecně lze říci, prebiotika – unikátní substráty pro výživu mikrobiální populace. Tyto přísady podporují aktivitu mikroflóry, růst a reprodukci prospěšných mikroorganismů, což zvyšuje stravitelnost vlákniny, zlepšuje syntézu mikrobiálních bílkovin, těkavých mastných kyselin (VFA), zlepšuje procento VFA a udržuje pH v bachoru při zkrmování velkých objemů snadno fermentovatelných sacharidů. . Zajímavé je, že některé mikrobiální přípravky (např. tzv. „neaktivní kvasinky“) lze použít právě jako prebiotika, sloužící jako zdroj výživy pro mikrobiální populaci bachoru.
Probiotika – Jedná se o samotné prospěšné mikroorganismy, skupinu, která zahrnuje bakterie a houby. Problém, kterému odborníci na výživu čelí, spočívá v tom, že existují tisíce kmenů bakterií a plísní, z nichž některé mají významný vliv na výkon, jiné malý účinek a některé z nich mají malý nebo žádný vliv na výkon. To může být ovlivněno druhem stravy, podmínkami chovu a dalšími faktory.
Přestože bylo provedeno značné množství studií s mnoha léky, publikované výsledky jsou někdy poněkud rozporuplné. Použití konkrétního doplňku vyžaduje pečlivou analýzu pro výběr nejlepšího produktu nebo kombinace pro konkrétní typ stravy, produkční skupinu, podmínky prostředí atd.
Druhy léků
Bakteriální
Výzkumníci a praktici se shodují, že bakteriální doplňky musí být živé/životaschopné, když jsou krmeny. Mikroorganismy tedy musí dobře snášet procesy přípravy aditiva, jeho skladování, zavádění do krmiva a míchání a prostředí gastrointestinálního traktu před vstupem do specifické oblasti. Nejčastěji se používá při krmení Lactobacillus acidophilus (a další typy Lactobacillus), Enterococcus diacetylactis, Propionibacterium freudenreichii и Bacillus subtilis. Při pokusech na skotu se většina výzkumů týkala použití přímo zkrmovaných mikrobiálních přípravků (DFM), aditiv na bázi Lactobacillus krmení dojnými telaty, mladými zvířaty během odstavu a výkrmným skotem, byl pečlivě studován jejich účinek na organismus v období zvýšeného stresu. Bylo hlášeno, že telata krmila L. acidophilus, se snížil výskyt průjmů a snížil se počet střevních koliformních bakterií. Předchozí experimenty prokázaly zlepšenou rychlost růstu.
Mikrobiologové studují využití bakteriálních aditiv při krmení dojnic. Například, Megasphaera elsdenii (ME) je hlavním mikroorganismem, který zpracovává laktát v bachoru skotu při krmení vysoce obilnou stravou. Když je dobytek náhle převeden z potravy s vysokým obsahem objemového krmiva na stravu obsahující vyšší množství přirozených populačních koncentrátů, ME často nestačí k prevenci acidózy. Pokusy ukázaly, že při prudkém zvýšení obsahu snadno zkvasitelných sacharidů (škrobu) ve stravě se přídavek Megasphaera elsdenii B159 zabraňuje hromadění kyseliny mléčné a příznivě působí na fermentační procesy v bachoru.
Plíseň – kvasnice
Kvasinky se aktivně používají při krmení dobytka již mnoho let. Bylo navrženo mnoho mechanismů pro vysvětlení změn v bachorové aktivitě a zlepšené výkonnosti, když jsou přežvýkavcům podávány různé kvasinkové doplňky. Například kvasinky mohou mít „pufrovací“ účinek na bachor a způsobit měřitelný pokles pH v bachoru, když jsou krmeny stravou s vysokým obsahem koncentrátů. Kvasinky tak mohou pomoci regulovat produkci kyseliny mléčné, když je procento koncentrátů ve stravě vysoké. Přestože kvasinky samy o sobě nejsou specializovanou pufrovací přísadou, zdá se, že jejich aktivita udržuje optimální pH.
Při zvýšeném pH, pokud se krmí kvasinky, se zvyšuje počet celulolytických bakterií v bachoru a zlepšuje se trávení vlákniny. Saccharomyces cerevisiae, jeden z nejběžnějších doplňků, stimuluje růst a aktivitu bachorové bakteriální flóry. Výsledky se poněkud liší v závislosti na konkrétním kmeni kvasinek.
Diskutabilní otázkou je účinnost konkrétních forem kvasnicových přípravků. Obvykle existují dvě hlavní kategorie – „živé kvasinky“ a „neaktivní“, tzv. “mrtvé kvasinky” živé kvasinky – pojem je zcela jasný. Ta či ona kvasinková kultura se pěstuje, připravuje, lyofilizuje (jemně lyofilizovaný) a zabalit. Při přidání do stravy se pod vlivem vlhkosti a kyslíku aktivují kvasinky. Obecná představa o tom, jak živé kvasinky fungují v bachoru, je taková, že v tomto systému absorbují kyslík, čímž zvyšují účinnost bachorových bakterií.
Neaktivní kvasinky k dispozici v různých formách, široce zastoupená skupina YC. Je to směs buněk kvasinek, metabolitů produkovaných růstem a dýcháním kvasinek a média, ve kterém byly kvasinky pěstovány. Buňky nejsou životaschopné, ale předpokládá se, že jejich látky a metabolity poskytují určité živiny (prebiotika) do bachoru. Toto je nejběžnější forma krmení kvasnicemi.
Další forma, také neaktivní, ale čistší, je funkční suché droždí (FDY). Takové přísady obsahují velmi málo nebo žádné médium, ve kterém byly kvasinky pěstovány. FDY se typicky vyrábí fermentací různých substrátů na ethanol. Kvasinky jsou znovu použity během fermentačního procesu a buňky jsou pravidelně sbírány. Poté se zpracovávají (autolýza, hydrolýza atd.), suší a balí. Forma FDY je podobná YC v tom, že působí jako prebiotikum a poskytuje určité živiny bachorovým bakteriím. Nicméně, protože tyto doplňky jsou primárně složeny z kvasinkových buněk, jsou obzvláště bohaté na látky buněčné stěny, jako jsou mannan oligosacharidy (MOS) a beta glukany (BG).
Důležitá je také otázka, jak přesně by se takové doplňky měly krmit. Řada produktů uvádí vysoký obsah živých kvasinkových buněk (například 20 x 10^10 CFU/g) a doporučená rychlost krmení je nízká (5-20 g/kura za den). V ostatních suplementech účinnost nezabezpečují živé kvasinky, ale jejich metabolity.
❕ Vzhledem k rozsahu a hloubce tohoto tématu je publikace rozdělena do dvou částí. Druhá se bude zabývat dalšími probiotiky a příbuznými léky, jejich účinností a nákladovou efektivitou.
Přeložila Alisa Romanenko (RGAU-MSHA) – zooinženýr, agronom-zahradník, překladatel z angličtiny v odborné oblasti.
