Группа молочнокислых бактерий; их физиолого-биохимические особенности, распространение в природе и практическое значение.
Молочнокислые бактерии относятся к семействам Lactobacillaceae и
Streptococcaceae. Это морфологически гетерогенная группа бактерий – включает палочковидные и сферические организмы. Все молочнокислые бактерии грамположительны, не образуют эндоспор (за исключением Sporolactobaсillus inulinus) и в подавляющем большинстве неподвижны. Это факультативные анаэробы. В качестве источника энергии используют углеводы, образуют молочную кислоту. Молочнокислые бактерии способны только к брожению, дыхание у них отсутствует. Типичным видом рода Streptococcus является Streptococcus lactis, рода Lactobacillus — Lactobacillus lactis.
Молочнокислые бактерии можно разделить на две физиолого-биохимические подгруппы, различающиеся по продуктам, которые образуются из глюкозы в результате брожения.
Гомоферментативные молочнокислые бактерии образуют практически только одну молочную кислоту. Гетероферментативные молочнокислые бактерии
• в молоке, молочных продуктах, в местах переработки молока ;
• на поверхности растений как эпифитная микрофлора и на разлагающихся растительных;
• в кишечнике и на слизистых оболочках человека и животных как представители нормальной микрофлоры.
В связи с тем что молочнокислые бактерии используются для приготовления пищевых продуктов и выступают как возбудители болезней человека и животных, они представляют собой группу большого экономического значения.
Молочнокислые бактерии используются для приготовления:
1) силоса;
2) квашеной капусты, огурцов и др.;
3) молочнокислых продуктов. Стерилизованное или пастеризованное молоко либо сливки сбраживают, прибавляя в качестве закваски чистые культуры молочнокислых бактерий. Для приготовления различных молочнокислых продуктов берут соответствующие микробные закваски.
4) сырокопченых колбас;
5) кислого теста при приготовлении хлеба;
6) получения чистой молочной кислоты, которая применяется в кожевенной, текстильной, фармацевтической, пищевой промышленности и для получения биодеградируемых материалов, используемых для упаковки пищевых продуктов.
Молочнокислые бактерии могут играть и отрицательную роль, вызывая порчу пива, фруктовых соков, мяса и других продуктов. В эту группу входят и патогенные для человека и животных бактерии, которые относятся к стрептококкам.
Болезнетворные свойства стрептококков обусловлены образованием либо экзотоксинов, либо образованием термостабильных эндотоксинов. Кроме того, патогенные стрептококки образуют ферменты вирулентности: гиалуронидазу, дезоксирибонуклеазу, рибонуклеазу, нейраминидазу, протеиназу, стрептокиназу, амилазу, липазу и др.
Возможно экзогенное и эндогенное заражение стрептококками.
Экзогенное заражение стрептококками (от больных людей, животных, инфицированных продуктов и предметов) происходит через наружные кожные покровы и слизистые оболочки, а также при проникновении вместе с пищей стрептококков в кишечник. Основной путь заражения стрептококками – воздушно-капельный.
Эндогенная инфекция условно-патогенными стрептококками – обитателями человеческого тела – возможна в результате ослабления иммунитета организма.
Значение бактерий в природе и жизни человека
Бактерии представляют собой одноклеточные безъядерные микроорганизмы, относящиеся к классу прокариотов. На сегодняшний день существует более 10 тысяч изученных видов (предполагается что их около миллиона), многие из них являются патогенными и могут возбуждать различные заболевания у человека, животных и растений.
Для их размножения необходимо достаточное количество кислорода и оптимальная влажность. Размеры бактерий варьируются от десятых долей микрона до нескольких микронов, по форме они делятся на шаровидные (кокки), палочковидные, нитеобразные (спириллы), в виде изогнутых палочек (вибрионы).
Первые организмы, появившиеся миллиарды лет назад
(Бактерии и микробы под микроскопом)
Бактерии играют очень важную роль на нашей планете, являясь важным участником любого биологического круговорота веществ, основы существования всего живого на Земле. Большая часть как органических, так и неорганических соединений под влиянием бактерий существенно изменяются. Бактерии, появившиеся на нашей планете более 3,5 миллиарда лет назад, стояли у первоисточников основания живой оболочки планеты и до сих пор активно перерабатывают неживую и живую органику и вовлекают результаты обменного процесса в биологический круговорот.
(Строение бактерии)
Сапрофитные почвенные бактерии играют огромную роль в почвообразовательном процессе, именно они перерабатывают остатки растительных и животных организмов и помогают в образовании гумуса и перегноя, повышающих её плодородие. Наиболее важную роль в процессе повышения плодородия почвы играют азотофиксирующие клубеньковые бактерии-симбионты, «живущие» на корнях бобовые растений, благодаря им почва обогащается ценными азотными соединениями, необходимым для роста растений. Они улавливают азот из воздуха, связывают его и создают соединения в форме, доступной для растений.
Значение бактерий в круговороте веществ в природе
Бактерии обладают отличными санитарными качествами, они удаляют грязь в сточных водах, расщепляют органические вещества, превращая их в безвредную неорганику. Уникальные цианобактерии, зародившиеся в первозданных морях и океанах 2 миллиарда лет назад, были способны к процессу фотосинтеза, они поставляли в окружающую среду молекулярный кислород, и таким образом сформировали атмосферу Земли и создали озоновый слой, защищающий нашу планету от пагубного влияния ультрафиолетовых лучей. Многие полезные ископаемые создавались на протяжении многих тысяч лет под воздействием воздуха, температуры, воды и бактерий на биомассу.
Бактерии наиболее распространенные организмы на Земле, они определяют верхнюю и нижнюю границу биосферы, проникают повсюду и отличаются большой выносливостью. Если бы бактерий не было, умершие животные и растения не перерабатывались бы дальше, а просто накапливались в огромных количествах, без них биологический круговорот станет невозможным, и вещества не смогут вновь возвращаться в природу.
Бактерии — важное звено в трофических цепях питания, они выступают в роли редуцентов, раскладывая остатки умерших животных и растений, тем самым очищая Землю. Многие бактерии играют в организме млекопитающих роль симбионтов и помогают им разложить клетчатку, которую те не в состоянии переварить. Процесс жизнедеятельности бактерий — источник витамина К и витаминов группы В, играющих важную роль в процессе нормального функционирования их организмов.
Полезные и вредные бактерии
Большое количество болезнетворных бактерий могут приносить здоровью человека, домашних животных и культурных растений огромный вред, а именно вызывать такие инфекционные заболевания как дизентерию, туберкулез, холеру, бронхит, бруцеллез и сибирскую язву (животные), бактериоз (растения).
Существуют бактерии, приносящие человеку и его хозяйственной деятельности пользу. Люди научились использовать бактерии на промышленных производствах, изготовляя ацетон, этиловый и бутиловый спирт, уксусную кислоту, ферменты, гормоны, витамины, антибиотики, белково-витаминные препараты. Очищающая способность бактерий применяется на водочистных сооружениях, для очистки сточных вод и превращения органики в безвредные неорганические вещества. Современные достижения генных инженеров позволили получать такие лекарственные препараты как инсулин, интерферон из бактерии кишечной палочки, кормовой и пищевой белок из некоторых бактерий. В сельском хозяйстве используют специальные бактериальные удобрения, также с помощью бактерий фермеры борются с различными сорняками и вредными насекомыми.
(Бактерии любимое блюдо инфузории туфельки)
Бактерии участвуют в процессе дубления кожи, сушки табачных листьев, с их помощью изготовляют шелк, каучук, какао, кофе, замачивают коноплю, лен, выщелачивают металлы. Они участвуют в процессе изготовления лекарств, таких сильнейших антибиотиков как тетрациклин и стрептомицин. Без молочнокислых бактерий, вызывающих процесс брожения, невозможен процесс приготовления таких молочных продуктов как простокваша, ряженка, ацидофилин, сметана, масло, кефир, йогурт, творог. Также молочнокислые бактерии участвуют в процессе засолки огурцов, квашении капусты, силосовании кормов.
Где и как человек использует бактерии
Технологическое применение биологических агентов, а именно использование бактерий с целью получения конкретных продуктов или проведения контролируемых направленных изменений, является основой биотехнологии.
Тысячи лет назад человек, ничего не зная о биотехнологиях, использовал их в своем хозяйстве – он варил пиво, занимался виноделием, пек хлеб и делал молочнокислые продукты и сыры.
В современном мире практическое значение методов биотехнологии с использованием бактерий трудно переоценить – они применяются в пищевой промышленности и сельском хозяйстве, в медицине и фармакологии, при добыче полезных ископаемых и их переработке, в процессе очистки воды в природе и в септиках, во многих сферах жизни человека.
Пищевая индустрия
Наибольшее распространение в пищевой промышленности получили молочнокислые бактерии и дрожжи.
Механизм воздействия бактерий и дрожжей состоит в переработке молочного сахара в молочную кислоту, в результате чего нейтральный продукт превращается в молочнокислый.
К молочнокислым бактериям относят:
- лактобактерии – грамположительные микроаэрофилы отряда Lactobacillales, неспорообразующие кокки или палочковидные бактерии;
- бифидобактерии – спорообразующие термофильные аэробы рода Sporolactobacillus и Bacillus.
Молочнокислые бактерии и дрожжи используют при сквашивании молочных продуктов и овощей, переработке какао-бобов, изготовлении дрожжевого теста. Способность прокариотов оказывать влияние на продукты определяется их высокой ферментативной активностью и определяется выделяемыми ферментами.
В бродильной микрофлоре, помимо молочнокислых бактерий, присутствуют дрожжи, состоящие с бактериями в сложных симбиотических отношениях.
Подобная бродильная закваска с дрожжами используется в хлебопекарной промышленности, особенно при выпечке ржаных хлебов.
Одна из самых древних биотехнологий, используемых человеком, – производство сыров. Использование пропионовокислых бактерий при изготовлении твердых сычужных сыров позволяет получить продукт высокого качества с заданными свойствами.
Эти бактерии не обладают активностью к казеину, но имеют высокую липолитическую активность, в результате которой образуется ряд органических кислот:
- уксусная;
- изомасляная;
- масляная;
- изовалериановая;
- валериановая;
- и диацетил.
Состав продуктов метаболизма бактерий, который и определяет органолептические (вкусовые) свойства конечного продукта (сыра), зависит от штамма микроорганизмов.
Использование в технологической схеме пропионовокислых бактерий придает готовым сырам типичный для них цвет, вкус и аромат, обогащая продукт биологически активными веществами.
Кроме того, пропионовокислые бактерии обладают бактерицидными свойствами, являясь естественными консервантами казеина (молочный белок).
Если для крупных сыров пропионовокислые бактерии являются технологической необходимостью, то для мелких это нежелательная биофлора, наличие которой приводит к нарушению вкусовых характеристик.
Рост пропионовокислой микрофлоры в мелких сырах происходит только в случае нарушения технологических стандартов:
- понижении уровня соли;
- нарушении температурных условий при созревании.
Промышленность
Выщелачивание
Бактерии способны в процессе своей жизни избирательно извлекать вещества из сложных соединений, растворяя их в воде. Этот процесс носит название бактериального выщелачивания и имеет большое практическое значение:
- позволяет извлекать полезные химические вещества из руд, производственных отходов;
- удалять ненужные примеси – мышьяк из руд цветных и черных металлов.
Чаще всего в промышленности для бактериального выщелачивания применяют тионовые бактерии:
- Thiobacillius ferrooxidans – железобактерии, окисляющие закисное железо и сульфидные минералы.
- Thiobacillius thiooxidans – серобактерии, окисляющие серу.
Железо- и серобактерии являются хемоавтотрофами – процессы окисления сульфидов, оксида железа (ll) и серы для них являются единственным источником энергии.
В промышленности большое практическое значение имеет бактериальное выщелачивание полезных ископаемых (уран, медь) непосредственно на месторождениях.
Процесс не требует сложного оборудования и с учетом возврата в технологический процесс отработанного раствора, содержащего бактерии, имеет ряд значительных преимуществ:
- позволяет значительно понизить себестоимость добычи;
- значительно расширяет сырьевую базу за счет обедненных, забалансовых или потерянных руд, отходов обогащения, шлаков и др.
Железобактерии в реке
Использование биотехнологий при добыче полезных ископаемых является чрезвычайно перспективным, с целью расширения области применения ученые проводят исследовательские работы по следующим направлениям:
- выщелачивание тионовыми бактериями различных металлов – Zn (цинк), Co (кобальт), Mn (марганец) и др.;
- поиск бактерий других видов для извлечения полезных ископаемых.
Так, для извлечения золота, например, предлагается применять бактерии Aeromonas, которые выделены на золотоносных приисках в рудничных водах.
В будущем бактериальное выщелачивание позволит создать автоматизированное производство по извлечению металлов непосредственно из недр, минуя сложный и дорогостоящий процесс обогащения породы.
Медицинские препараты
Препараты, созданные при участии бактерий, широко применяются в современной медицине и спасли тысячи жизней. Революцией стало появление пенициллина – первого полученного антибиотика.
Антибиотики – вещества, способные подавить рост бактериальных клеток, при этом механизм воздействия может быть различным:
- пенициллин разрушает саму оболочку бактерии;
- стрептомицин подавляет рибосомы клеток патогенных микроорганизмов.
Поэтому в современной медицине антибиотики являются эффективным средством в борьбе с инфекционными заболеваниями человека, но практически неэффективны против вирусных инфекций.
Современная медицина успешно использует препараты, для производства которых применяются бактерии:
- инсулин и интерферон получают с использованием генно-инженерных технологий на основе кишечной палочки Escherichia coli;
- ферменты сенной палочки Bacillus subtilis разрушают продукты гнилостного разложения.
Современные биотехнологии позволяют осуществлять производство ферментов, гормонов, антибактериальных препаратов и витаминов.
Значение энзимов
Ферменты (энзимы) – биокатализаторы процессов, увеличивающие скорость протекания реакции в порядки раз в сравнении с химическими катализаторами. Под действием ферментов выход продукции составляет почти 100%, при этом сами ферменты в процессе реакции не расходуются.
Естественным источником ферментов в природе являются бактерии и дрожжи, известно более 3000 ферментов.
Все энзимы по способу получения делят на 2 группы:
- внеклеточные;
- внутриклеточные.
Ферменты часто применяются человеком на производствах:
- пищевом;
- фармацевтическом;
- кожевенном;
- текстильном;
- химическом;
- в сельском хозяйстве.
Ферментативный спектр
Для каждого вида бактерий характерны свои наборы ферментов, что позволяет использовать ферментный спектр как важный метод идентификации бактерий.
Существует множество методик идентификации бактерий, которые решают одну задачу – определить таксономическое положение микроорганизма.
Бактериологическая практика идентифицирует бактерии по морфологическим, генотипическим, культурным, тинкториальным, патогенным и другим признакам, используя определители.
Одним из самых популярных является определитель Берджи – бактерии в определителе разделены на группы по различным признакам, внутри группы тоже происходит разделение по признакам.
Определитель микроорганизмов Берджи позволяет достаточно быстро провести идентификацию бактерии и установить ее таксономическое положение.
Другим методом идентификации бактерий является изучение ферментативной активности, чаще всего это исследования на сахаролитическую и протеолитическую активность.
Как экспресс-метод используют тест-системы для идентификации определенной группы микроорганизмов – анаэробов, энтеробактерий и других. Существуют специализированные тест-системы, разработанные для санитарно-микробиологических исследований.
Земледелие
Применение человеком методов биотехнологии в сельском хозяйстве успешно решает целый ряд вопросов:
- создание болезнестойких и высокоурожайных сортов растений;
- производство удобрений на основе бактерий (нитрагин, агрофил, азотобактерин и др.), в том числе компосты и сброженные (метановое брожение) отходы животноводства;
- разработка безотходных технологий для сельского хозяйства.
Растениям в природе необходим азот, но усваивать азот из воздуха они не способны, а вот некоторые бактерии, клубеньковые и цианобактерии, в природе производят около 90% от общего числа связанного азота, обогащая им почву.
В сельском хозяйстве используют растения, содержащие на свои корнях клубеньковые бактерии:
- люцерна;
- люпин;
- горох;
- бобовые культуры.
Эти культуры используют в севообороте для обогащения почвы азотом.
Для борьбы с болезнетворными микроорганизмами в растениеводстве вместо фунгицидов используют пробиотики.
Биотехнология при участии генно-инженерных разработок предлагает для борьбы с патогенными микроорганизмами использовать бактерии с нужными свойствами, способные подавить рост патогенных микробов и не имеющие побочных негативных действий.
К ним относятся элитные штаммы бактерий Bacillus subtilis и Licheniformis, полученные в результате направленной селекции. Попадая в организм растения или животного, элитные штаммы микроорганизмов начинают быстро размножаться и подавляют патогенную микрофлору.
Элитные штаммы, как и антибиотики, нейтрализуют вредные микроорганизмы, но не имеют их негативных сторон:
- не возникает зависимость или привыкание;
- не происходит накопление в организме ядов или токсинов;
- не вырабатывается иммунитет.
Применение в сельском хозяйстве пробиотиков успешно в отношении более 70 патогенных микроорганизмов, вызывающих заболевания растений, включая ранее не подлежащие лечению совсем. Помимо этого, элитные штаммы благотворно воздействуют на вегетацию растений в целом:
- созревание плодов требует меньшего времени;
- значительно уменьшается содержание в плодах нитратов и других токсинов;
- сокращается необходимость в минеральных подкормках растений.
Животноводство
Молочнокислые бактерии используют в производстве силоса – силосовании.
В сельском хозяйстве силосование является одним из основных методов консервации растительной массы и осуществляется путем регулируемого сбраживания под воздействием молочнокислых, кокковидных и палочковидных форм бактерий.
Процесс молочнокислого сбраживания растительной массы требует соблюдения оптимальных для жизнедеятельности бактерий условий:
- химический состав растительной массы;
- определенный уровень влажности сырья;
- оптимальная температура ферментации – 25°С;
- молочнокислые бактерии анаэробны – силосование проходит без доступа воздуха.
Полученный в результате молочнокислого сбраживания силос является высококачественным сочным кормом для животных, сохраняющим полезные вещества растительного сырья и имеющим высокую кормовую ценность.
Бактерии разлагают навоз животных, в результате получая метан – углеводородное соединение, которое используется в органическом синтезе.
Экологические проблемы
Одной из основных экологических проблем, стоящих перед человеком сегодня, является проблема очистки воды в природе.
Совместное использование гетеротрофных и автотрофных бактерий позволило добиться значительного успеха – бактерии в природе успешно справляются с очисткой воды, нормализуют ее кислотность, разлагают придонные отложения, в результате чего нормализуется жизнедеятельность всех обитателей водоемов.
Также бактерии в природе способны разлагать компоненты синтетических моющих средств и ряд лекарственных препаратов.
Ксенобактерии успешно используются для очистки в природе почвы и воды при разливе нефти и нефтепродуктов.
Очистные сооружения
Человек использует большое количество воды для своих личных нужд, решая вопрос очистки сточных вод использованием септиков.
Эффективность работы очистных сооружений обеспечивают специальные бактерии, используемые в септиках.
Микроорганизмы, используемые в септиках, разлагают органические соединения любого происхождения, при очистке сточных вод они успешно уничтожают специфический запах.
По составу бактериальная флора септика представляет собой сочетание аэробной и анаэробной культур.
Анаэробные (бескислородные) микроорганизмы осуществляют первичную очистку воды, а аэробные бактерии доочищают и осветляют воду.
При использовании микроорганизмов для септика существуют определенные правила для очистки сточных вод:
- необходимо поддерживать определенный уровень микроорганизмов в септике;
- обязательным является наличие воды – без нее микроорганизмы погибнут;
- нельзя использовать для очистки агрессивные химические средства – они убьют микроорганизмы.
Инструменты биотехнологических процессов
Основными инструментами биотехнологии для получения наиболее эффективных микроорганизмов являются селекция и генная инженерия.
Селекция – направленный отбор высокоэффективных особей в популяции вследствие естественной мутации микроорганизмов.
В природе процесс достаточно длительный, но под действием мутагенных факторов (жесткое излучение, азотистая кислота и др.) может быть значительно ускорен.
Плюсами селекции являются экологичность, натуральность продукта.
Минусами метода следует считать:
- длительность процесса;
- невозможность контролировать направление мутации – определяется по конечному результату.
Генно-инженерные методы в биотехнологии
Методы генно-инженерного вмешательства изменяют клетки микроорганизмов и дрожжей, превращая их в эффективных производителей любого белка. Что открывает широкие возможности использования генно-модифицированных клеток микробов и дрожжей для получения конечного организма с заданными характеристиками.
Использование генно-мутированных клеток микробов и дрожжей человеком в повседневной жизни вызывает обоснованные опасения – много как сторонников генно-измененных веществ, так и их противников.
Однако фактом остается отсутствие информации о воздействии генно-модифицированных клеток бактерий и дрожжей на организм человека и природу в целом.
Генно-модифицированные бактерии и энергия
Генетики работают над вопросом альтернативного источника энергии. Основной задачей является создание химического сырья, а далее топлива как продукта бактериального метаболизма.
Одним из направлений получения человеком энергии от бактерий является работа с генно-модифицированными цианобактериями.
Биологи Тюбингенского университета обнаружили микроорганизмы, обладающие свойствами батарейки и способные как аккумулировать энергию, так и передавать ее другим бактериям.
Энергию, вырабатываемую этими бактериями, человек может использовать для наноприборов.
В Китае построен прибор, в котором бактерии получают водород из ацетатов, при этом внешнего источника энергии у аппарата нет, а сырьем служат дешевые отходы производства. В свою очередь водород является источником энергии для эко-автомобилей.
Микробиологи в университете Южной Каролины обнаружили бактерию, способную вырабатывать энергию, питаясь токсичными отходами, такими проблемными как полихлорированные бифенилы и агрессивные растворители.
Калифорнийские исследователи предложили методику переработки бурых водорослей модифицированной кишечной палочкой, получая на выходе этиловый спирт – прекрасный источник энергии.
Водород, как источник энергии, получили американские ученые при разложении анаэробными бактериями глюкозы.
Плюсы и минусы ГМО (генетически модифицированный организм)
Использование человеком в повседневной жизни генно-модифицированных бактерий и дрожжей для получения измененных организмов имеет как положительные, так и отрицательные стороны.
К плюсам генно-модифицированных организмов относят:
- производство любых органов для трансплантации, которые не будут отторгаться;
- производство исходного материала для биотоплива;
- производство лекарственных препаратов;
- создание растений для технических целей (производство тканей и т.д.).
Известные минусы генно-модифицированных продуктов:
- себестоимость генно-модифицированных овощей и фруктов почти на 30% выше натуральных;
- семена и плоды ГМ-растений нежизнеспособны;
- поля с ГМ-посадками требуют повышенного количества пестицидов и гербицидов;
- культурные ГМ-растения способны производить гибриды с дикими растениями.
Использование человеком микроорганизмов в повседневной жизни и на производствах может быть ограничено только свойствами самих бактерий. А чем больше ученые уделяют внимания бациллам, тем больше интересных и полезных свойств микроорганизмов обнаруживают.
Бактерии вырабатывают энергию, добывают полезные ископаемые, очищают воду и почву – недавно обнаружены бактерии, поедающие даже пластиковые пакеты (!) – катализируют производственные процессы, используются в синтезе фармацевтических препаратов и во многих других сферах жизни человека.
Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.
Творческая работа учащихся по биологии (6 класс) по теме: «Определение содержания молочнокислых бактерий в кисломолочных продуктах»
XVI РЕГИОНАЛЬНЫЙ КОНГРЕСС МОЛОДЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ
«ШАГ В БУДУЩЕЕ»
Определение содержания молочнокислых бактерий
в кисломолочных продуктах
Работу выполнил
Кочкин Александр Алексеевич
ученик 6 класса
МКОУ ООШ с.Николаево
Фалёнского района
Руководитель:
Докучаева Е.А.
учитель биологии
МКОУ ООШ с.Николаево
Фаленского района
2013 г
Содержание
Введение …………………………………………………………………… 3
- Определение содержания молочнокислых бактерий
в кисломолочных продуктах ……………………………………… 4
- Обзор литературы …………………………………………………… 4
- Характеристика молочнокислых бактерий ……………………… 5
- Значение молочнокислых бактерий ……………………………… 5- 6
- Виды кисломолочных продуктов …………………………………… 6
- Польза кисломолочных продуктов для человека …………………. 6 — 7
- Экспериментальная база …………………………………………… 8 — 11
- Выводы и рекомендации ……………………………………………… 12
Библиографический список ………………………………………………. 13
Приложения
Введение
В настоящее время на прилавках магазинов мы встречаем огромное разнообразие кисломолочных продуктов – кефир, йогурт, сметана, творог и многое другое. Все кисломолочные продукты содержат молочнокислые бактерии. Там же указывается срок хранения этих продуктов. Возник вопрос: как изменяется содержание молочнокислых бактерий в этих продуктах в течение срока их хранения? Для ответа этот вопрос было принято решение провести небольшое исследование.
Цель: сравнить содержание молочнокислых бактерий в молочных продуктах по мере их хранения с помощью индикатора бромтимоловый синий.
Гипотеза: содержание молочнокислых бактерий в кисломолочных продуктах не зависит от срока их хранения.
Задачи:
- Изучить доступную литературу о молочнокислых бактериях, разнообразии кисломолочных продуктов, дать их характеристику.
- Провести эксперимент с целью выяснения как изменяется содержание кисломолочных бактерий в молочных продуктах по мере их хранения.
- Провести анкетирование с целью выяснения информированности населения о кисломолочных продуктах и сроках их хранения.
- Сделать выводы, предложить рекомендации.
Метод исследования: анализ литературы, эксперимент, наблюдение, анкетирование.
Объект исследования – кисломолочные продукты.
Предмет исследования – молочнокислые бактерии.
- Определение содержания молочнокислых бактерий в кисломолочных продуктах
1.1 Обзор литературы
- http://www.eco.nw.ru/lib/data/09/2/010209.htm — данный сайт содержит информацию о значении кисломолочных продуктов, классификации кисломолочных бактерий, их формах.
- http://bezdietu.ru/kefir.php — представлены сведения о пользе некоторых кисломолочных продуктов.
- http://healthyway74.ru/article/polza-kislomolochnyh-produktov.html — здесь находится информация о пользе для здоровья человека таких кисломолочных продуктов как кефир, биокефир, йогурт, ацидофилин, ряженка.
- http://www.bio-balans.ru/zdorovyj_obraz_zhizni/kislomolochnye_produkty — данный сайт содержит информацию о значении кисломолочных продуктов в питании человека.
- http://gnpcompany.ru/news-1- приводится информация о классификации кисломолочных продуктов, их целебных свойствах, значении кисломолочных бактерий.
- http://ru.wikipedia.org/wiki — на данном сайте взяты сведения о характеристике кисломолочных бактерий, их нахождении в природе.
- http://xreferat.ru/46/835-1-kislomolochnye-produkty.html — здесь приводится подробная характеристика кисломолочных продуктов – разных видов простокваши, йогурта, ацидофильных продуктов, кефира, кумыса, сметаны, творога и творожных изделий; приводится примеры дефектов кисломолочных продуктов.
- http://uberipuzo.blogspot.ru/2009/03/blog-post_1692.html — данный сайт предлагает историческую справку о кисломолочных продуктах, их классификации, приводится подробная характеристика кумыса и его лечебных свойствах, дана характеристика других кисломолочных продуктов.
- П.В.Кугенев «Молоко и молочные продукты» издание третье, переработанное и дополненное. Москва, Россельхозиздат, 1985г. – данное издание содержит информацию об открытии болгарской бактериальной палочки, приводится классификация и значение кисломолочных продуктов.
1.2 Характеристика молочнокислых бактерий
Молочнокислые бактерии — группа микроорганизмов, сбраживающих углеводы с образованием молочной кислоты как одного из основных продуктов. Молочнокислое брожение стало известно людям на заре развития цивилизации. С тех пор им пользуются в домашних условиях и в пищевой промышленности для переработки и сохранения еды и напитков. Традиционно к молочнокислым бактериям относят неподвижных, неспорообразующих кокковидных (округлых) или палочковидных представителей отряда Lactobacillales (например, Lactococcus lactis или Lactobacillus acidophilus). В эту группу входят бактерии, которые используются в ферментации молочных продуктов, овощей. [6]
Также к молочнокислым бактериям относят болгарскую палочку или бациллу «булгарикум». Она была открыта болгарским учёным Стаменом Григоровым в кисломолочных продуктах, которые изготовляли из овечьего или коровьего молока, заквашенное в кожаных мешках, похожих на бурдюки для вина из винограда. [9]
Внешнее строение молочнокислых бактерий: это прямые палочки различных размеров — от коротких (2-5 мкм) до длинных (12-15 мкм) и шириной 0,5-1 мкм, с закругленными концами. Расположены они одиночно, попарно или небольшими цепочками. (Приложение 1) Молочнокислые бактерии, как правило, неподвижны, иногда образуют слизистую капсулу. Размножаются они простым делением; спор, за редким исключением, не образуют.[1]
В природе молочнокислые бактерии встречаются на поверхности растений (например, на листьях, фруктах, овощах, зёрнах), в молоке, наружных и внутренних эпителиальных покровах человека, животных, птиц, рыб. Помимо своей роли в производстве пищи и кормов, молочнокислые бактерии играют важную роль в живой природе, сельском хозяйстве и нормальной жизнедеятельности человека. [6]
1.3 Значение молочнокислых бактерий
Доказано, что живые молочнокислые бактерии составляют основную массу микрофлоры пищеварительного тракта человека. Нарушение баланса микрофлоры, называемое дисбактериозом, может привести к всевозможным заболеваниям: язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, аллергии, гастритам. Одно из самых неприятных последствий дисбактериоза — снижение иммунных функций организма, оно влечет за собой затяжное лечение болезней, развитие осложнений. Из-за нарушения пищеварительных функций повышается утомляемость, появляются усталость и вялость. [1]
Благодаря молочнокислым бактериям повышается усвоение молочнокислых продуктов — за час молоко может усвоиться организмом на 32%, а кефир или простокваша — усваиваются стопроцентно. Молочнокислые бактерии способствуют усвоению лактозы и трудноперевариваемых белков, очищают организм от болезнетворных и гнилостных микроорганизмов, провоцирующих интоксикацию организма. Но молочнокислые бактерии могут оставаться жизнеспособными, а значит быть полезными, в кисломолочных продуктах не более 7 дней при температуре хранения 00 – 20С [3]
1.4 Виды кисломолочных продуктов
Заслуженной популярностью пользуются у миллионов людей различных стран мира кисломолочные продукты. [3] Кисломолочные продукты, и, в частности, напитки имеют многовековую историю. Более подробно об этом изложено в Приложении 2.
Кисломолочные продукты – это те продукты, которые вырабатываются сквашиванием молока или сливок молочнокислыми бактериями с добавлением или без добавления дрожжей или уксуснокислых бактерий.
Кисломолочные продукты делятся на продукты молочнокислого и смешанного брожения – молочнокислого и спиртового. К продуктам молочнокислого брожения относятся сметана, творог, ряженка, простокваша, йогурт, ацидофилин. А к продуктам смешанного – кефир, кумыс, шубат, ацидофильно-дрожжевое молоко.[5]
Многие народности, населяющие нашу страну, издавна готовят различные кисломолочные продукты: русские – простоквашу, варенец, а также творог и сметану; украинцы – ряженку; грузины – мацони; армяне – мацу; азербайджанцы – катык; кавказские горцы – айран и йогурт; осетины – кефир; алтайцы – курунгу; башкиры, казахи, киргизы, калмыки и другие народности, занимающиеся коневодством, — кумыс из молока кобылиц, шубат из молока верблюдиц и другие напитки. [9] Подробная характеристика различных кисломолочных продуктов дана в Приложении 3.
1.5 Польза кисломолочных продуктов для человека
Целебные качества кисломолочных продуктов были известны еще в древности. В народной медицине такие продукты использовались для лечения различных недугов, начиная от выпадения волос, и заканчивая, ангиной. [5] Поэтому, если человек заботится о своем здоровье, то в его рационе обязательно должны быть кисломолочные продукты. Кефир, йогурт, ряженка, простокваша, ацидофиллин, биойогурт и другие кисломолочные продукты очень полезны для организма. [2]
Благодаря кисломолочным продуктам, а именно молочнокислым бактериям, в организме происходят следующие процессы:
Легкое усвоение питательных веществ. В процессе жизнедеятельности молочнокислые бактерии, содержащиеся в кисломолочных продуктах, частично расщепляют молочный белок, придавая ему мелкодисперсную структуру. Благодаря этому организм легче усваивает такую пищу: так, всего за час кефир переваривается в желудочно-кишечном тракте человека на 91%, тогда как цельное молоко – лишь на 32%. Кроме того, молочнокислые бактерии обеспечивают лучшее усвоение лактозы, сложного молочного сахара. Таким образом, кисломолочная пища полезна тем, у кого выявлена непереносимость цельного молока в связи с отсутствием в организме нужного фермента – лактозы. Многие компоненты данных продуктов (диоксид углерода, молочная кислота, следы алкоголя в кумысе и кефире) стимулируют работу пищеварительных желез и создают условия для полного и комфортного переваривания.
Защита организма от инфекций. Молочная кислота, образующаяся в кисломолочных продуктах, препятствует размножению гнилостной микрофлоры. Благодаря этому возрастает количество полезных для организма бактерий, защищающих стенки кишечника от вторжения инфекции. Естественные антибиотики, еще одни компоненты кисломолочных продуктов, способны противостоять возбудителям многих опасных заболеваний, в частности, палочке Коха, вызывающей туберкулез.
Улучшение перистальтики кишечника. Употребление кисломолочных продуктов, богатых жирными органическими кислотами, способствует нормализации функции кишечника и уменьшению образования газов.
Повышенное содержание полезных микроэлементов. В процессе сквашивания цельного молока повышается количество витаминов группы В (особенно В2), А, D, Е, а также легкоусвояемых микроэлементов: солей кальция, фосфора, магния, нормализующих метаболические реакции в организме. Кроме того, ферментированный продукт содержит в 7-11 раз больше незаменимых аминокислот, чем свежий состав.
Содержание доступного для усвоения кальция. Кальций, содержащийся в кисломолочных продуктах, лучше всасывается слизистой оболочкой кишечника. Кислая среда переводит этот микроэлемент в растворимое состояние: высвобождение молекул происходит за счет гидролиза белка под действием бактерий. Польза кисломолочных продуктов наиболее существенна при регулярном употреблении в детском и подростковом возрасте, что становится решающим фактором для укрепления костного скелета и дальнейшей профилактики остеопороза. [4]
Таким образом, кисломолочные продукты способствуют избавлению от многих болезней, и, конечно, помогают оставаться стройным. Все кисломолочные продукты с низким процентом жирности можно использовать при соблюдении диет или во время разгрузочных дней. [5]
Вывод: изучив литературу, узнали особенности молочнокислых бактерий и их значение, о разнообразии и пользе кисломолочных продуктов для организма человека.
2. Экспериментальная база.
2.1 Определение содержания молочнокислых бактерий в кисломолочных продуктах.
С целью определения содержания кисломолочных бактерий в молочных продуктах по мере их хранения был проведен эксперимент.
Эксперимент проводился на базе школы с. Николаево. Для эксперимента были приобретены молочнокислые продукты разных наименований и различных производителей. (Приложение 4) Изучен их состав и срок хранения. Данные приведены в таблице. (Приложение 5)
Для проведения эксперимента использовался индикатор бромтимоловый синий водный раствор. (Приложение 6) Раствор этого индикатора при добавлении к кисломолочным продуктам дает желтое окрашивание. Чем больше содержание молочнокислых бактерий, тем интенсивнее окраска.
0,05 г бромтимолового синего растворили в 30 мл дистиллированной воды. Раствор хранили в склянке темного цвета. Брали каждого кисломолочного продукта в количестве 2 чайные ложки, добавляли по 2 капли индикатора и наблюдали изменение его окраски. Частота опыта зависела от срока хранения кисломолочного продукта, отмечали изменение интенсивности окраски индикатора. Последний раз опыт был проведен через день после истечения срока хранения. Опыт проведен в трех повторностях. Составлен ряд изменения окраски индикатора по каждому исследуемому продукту.
Снежок – срок хранения 5 суток.
1 проба – следующий день после даты производства, получили ярко желтое окрашивание
2 проба — через три дня после даты производства, получили бледно желтое окрашивание
3 проба – через день после истечения срока хранения, окрашивания нет
(Приложение 7)
Кефир – срок хранения 7 суток
1 проба – следующий день после даты производства, получили ярко желтое окрашивание
2 проба — через три дня после даты производства, получили желтое окрашивание
3 проба – через пять дней после даты производства, получили бледно желтое окрашивание
4 проба – через день после истечения срока хранения, окрашивания нет
(Приложение 7)
Биопростокваша – срок хранения 7 суток
1 проба – следующий день после даты производства, получили ярко желтое окрашивание
2 проба – через три дня после даты производства, получили желтое окрашивание
3 проба – через пять дней после даты производства, получили бледно желтое окрашивание
4 проба – через день после истечения срока хранения, окрашивания нет
(Приложение 8)
Йогурт «Вятушка» — строк хранения 10 суток
1 проба – следующий день после даты производства, получили ярко желтое окрашивание
2 проба – через три дня после даты производства, получили желтое окрашивание
3 проба – через пять дней после даты производства, получили бледно желтое окрашивание
4 проба – через семь дней после даты производства, получили светло желтое окрашивание
5 проба – через день после истечения срока хранения, окрашивания нет
(Приложение 8)
«Бифидум Вятская Сластёна» — срок хранения 10 суток
1 проба – следующий день после даты производства, получили ярко желтое окрашивание
2 проба – через три дня после даты производства, получили желтое окрашивание
3 проба – через семь дней после даты производства, получили светло желтое окрашивание
4 проба – через день после истечения срока хранения, окрашивания нет
(Приложение 9)
Йогурт «Красногорский» — срок хранения 14 суток.
1 проба – следующий день после даты производства, получили ярко желтое окрашивание
2 проба – через три дня после даты производства, получили желтое окрашивание
3 проба – через пять дней после даты производства, получили желтое окрашивание
4 проба – через девять дней после даты производства, получили светло желтое окрашивание
5 проба – через день после истечения срока хранения, окрашивания нет. (Приложение 9)
«Фруттис» — с 12.11.12. по 18.04.13
1 проба – через день после покупки, бледно желтое окрашивание
2 проба – через четыре дня после покупки, бледно желтое окрашивание
3 проба – через девять дней после покупки, бледно желтое окрашивание
(Приложение 10)
В данном продукте производитель не указал наличие молочнокислых бактерий, а реакция индикатора не зависела от сроков проведения эксперимента и была всегда одинакова – бледно жёлтого цвета. Предположительно она была вызвана наличием закваски.
Анализируя полученные результаты эксперимента можно сделать следующий вывод – содержание молочнокислых бактерий в кисломолочных продуктах изменяется в зависимости от срока их хранения, чем дольше храним, тем интенсивность окраски меньше. Следовательно, можно предположить, что содержание молочнокислых бактерий уменьшается по мере их хранения.
2.2 Анкетирование населения.
С целью выяснения информированности населения о кисломолочных продуктах и сроках их хранения было проведено анкетирование. Вопросы анкеты приведены в Приложении 11. В анкетировании приняло участие 20 респондентов. Анализ анкет показывает, что:
- Все респонденты употребляют кисломолочные продукты.
- 55% опрошенных употребляют кисломолочные продукты, потому что полезно, 30% — указывают, что это вкусно и полезно, 15% респондентов – учитывают только вкус.
- 100% опрошенных употребляют все перечисленные в анкете кисломолочные продукты. Других наименований не указывают.
- Частота употребления кисломолочных продуктов получилась следующая:
10% — употребляют каждый день, 30% — 3 раза в неделю, 25% — 2 раза в неделю, 15% — один раз в месяц, 20% — употребляют нерегулярно, от случая к случаю. - 90 % респондентов знают о лечебных свойствах кисломолочных продуктов, 10% — не обладают такой информацией.
- 100% опрошенных при покупке кисломолочных продуктов обращают внимание на дату изготовления.
- Все респонденты придерживаются срока хранения кисломолочных продуктов при их употреблении.
- 50% опрошенных употребляли кисломолочные продукты после истечения срока их хранения.
- 100% респондентов считают, что кисломолочные продукты могут навредить здоровью после истечения срока годности.
Результаты анкетирования показывают, что население часто употребляет кисломолочные продукты различных наименований, знает об их лечебных свойствах, обращают внимание на дату изготовления, но некоторые употребляют кисломолочные продукты после истечения срока их годности, зная, что это может навредить здоровью.
3. Выводы:
- Анализ литературы показывает, что молочнокислые бактерии содержатся в организме человека, помогают усваивать молочные продукты, защищают от различных заболеваний.
- Кисломолочные продукты известны с древних времен. Человек производит огромное разнообразие кисломолочных продуктов, которые обладают лечебными свойствами благодаря наличию молочнокислых бактерий.
- Гипотеза — содержание молочнокислых бактерий в кисломолочных продуктах не зависит от срока их хранения – не подтвердилась.
- Результаты эксперимента показывают, что содержание молочнокислых бактерий в кисломолочных продуктах изменяется в зависимости от срока их хранения, чем дольше храним, тем интенсивность окраски меньше. Следовательно, содержание молочнокислых бактерий уменьшается по мере их хранения.
- Результаты анкетирования показывают, что информированность населения о разнообразии, пользе кисломолочных продуктов достаточно высокая. Но все-таки есть случаи употребления кисломолочных продуктов после истечения срока их годности, зная, что это может навредить здоровью.
Рекомендации: лучше употреблять кисломолочные продукты в первые 2-3 дня от даты производства, так как при дальнейшем их хранении содержание молочнокислых бактерий уменьшается, а, следовательно, и пользы от этих продуктов тоже становится меньше.
Из всего многообразия лучше выбирать кисломолочные продукты с небольшим сроком хранения и где указано КОЕ.
+
Библиографический список
- http://www.eco.nw.ru/lib/data/09/2/010209.htm
- http://bezdietu.ru/kefir.php,
- http://healthyway74.ru/article/polza-kislomolochnyh-produktov.html
- http://www.bio-balans.ru/zdorovyj_obraz_zhizni/kislomolochnye_produkty
- http://gnpcompany.ru/news-1
- http://ru.wikipedia.org/wiki
- http://xreferat.ru/46/835-1-kislomolochnye-produkty.html
- http://uberipuzo.blogspot.ru/2009/03/blog-post_1692.html
- Молоко и молочные продукты / издание третье, переработанное и дополненное.
П. В. Кугенев – Москва: Россельхозиздат, 1985г.