Mikro - flora

Grzegorz Kopij Mikrobiologia Bakterie te są bardzo rozpowszechnione w przyrodzie. Występują w produktach mleczarskich, w kwaszonkach, w produktach zbożowych, w sokach owocowych, w piwie, winie itp. Charakteryzują się następującymi cechami: - Fermentują cukry wytwarzając głównie kwas mlekowy - Nie tworzą przetrwalników - Są nieruchome - Są Gram – dodatnie - Są to ziarniaki i pałeczki, dzielące się tylko w jednej płaszczyźnie - Są względnymi beztlenowcami - Są mezofilami lub termofilami Mają wysokie wymagania odżywcze, potrzebują do swojego rozwoju określonych aminokwasów i witamin. Nie wszystkie gatunki bakterii mlekowych odgrywają rolę dodatnią, niektóre są szkodliwe w przemyśle, a inne nawet chorobotwórcze. Bakterie właściwej fermentacji mlekowej dzieli się na: Bakterie homofermentatywne, które, fermentując cukry wytwarzają głównie kwas mlekowy oraz ślady produktów ubocznych. Bakterie heterofermentatywne, które, oprócz kwasu mlekowego wytwarzają również produkty uboczne, takie jak: kwas octowy, tlenek węgla IV i inne. Omawiane bakterie zalicza się do rodzajów: Streptococcus; paciorkowce homofermentatywne Leuconostoc; paciorkowce heterofermentatywne Lactobacillus; pałeczki homo i heterofermentatywne Do rodzaju Streptococcus należy: Streptococcus lactis; paciorkowiec mlekowy Streptococcus cremoris; paciorkowiec śmietanowy Wymienione gatunki stanowią właściwą mikroflorę właściwie ukwaszonego mleka. Do tego samego rodzaju należą gatunki chorobotwórcze. W obrębie rodzaju Lactobacillus występują pałeczki długie, będące termofilami, oraz krótkie, mezofilne. Przykładem pałeczki homofermentatywnej i termofilnej jest Lactobacillus bulgaricus – pałeczka bułgarska występująca w jogurcie. 1.Mikroflora mleka: Mleko, dzięki swoim składnikom, jak białka (kazeina, globulina, albumina), aminokwasy, laktoza, tłuszcze, stanowi bardzo dobre podłoże do rozwoju różnych grup mikroorganizmów. Dojenie nawet w warunkach aseptycznych zawiera niewielką ilość (rzędu setek komórek w 1 cm3) bakterii, które przenikają do wymion kanałami strzykowymi. Są to na ogół drobnoustroje saprofityczne, z rodzaju Microccocus, ale mogą także występować potencjalnie chorobotwórcze szczepy z rodzaju Staphylococcus (np. Staphylococcus agalactiae - paciorkowiec bezmleczności, powodujący u krów zapalenie wymion). Znacznie ważniejsze jednak od zakażenia wewnętrznego mleka jest zakażenie zewnętrzne, powodowane przez mikroorganizmy występujące na skórze krów, w pomieszczeniu hodowlanym, paszy, czy ściółce oraz przenoszone przez obsługujących pracowników. Spośród najczęściej występujących w mleku drobnoustrojów można wymienić bakterie fermentacji mlekowej, propionowej (ważne w procesie produkcji serów) bakterie fermentacji octowej oraz gnilne. Z tych ostatnich najpopularniejsze są Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Proteus vulgaris (rozkładający kazeinę do peptonu), a z grupy coli: E. coli, Aerobacter aerogenes. Oprócz bakterii, w mleku znajdujemy także drożdże i pleśnie. Drożdże, dostające się zwykle z paszy należą najczęściej do rodzaju Saccharomyces i Zygosaccharomyces. Najpowszechniej występujące gatunki grzybów to Mucor mucedo, Rhizopus nigricanes oraz Geotrichum candidum, rozwijające się w postaci białego nalotu na skwaśniałym mleku.

Za pośrednictwem mleka przenoszą się liczne choroby zakaźne, np.: brucelloza, gruźlica, pryszczyca pochodzące od chorych krów oraz tyfus czy czerwonka, dostające się do mleka poprzez kontakt z wodą skażoną fekaliami lub wydzielinami ludzi chorych. Badania mikrobiologiczne mleka jako artykułu powszechnego spożycia i surowca dla przemysłu przetwórstwa rolnego obejmują ocenę sanitarno-higieniczną oraz badanie przydatności technologicznej. · oznaczanie ogólnej liczby tlenowych drobnoustrojów mezofilnych. · określenie miana coli w mleku · próba reduktazowa z resazuryną Próba reduktazowa wskazuje na ogólne zakażenie mleka. Rozwijające się w mleku drobnoustroje zużywają rozpuszczony w nim tlen, obniżając w ten sposób potencjał oksydoredukcyjny. Wzrasta zapotrzebowanie na akceptator wodoru. Po w wyczerpaniu tlenu akceptorem stają się dodane do badanego mleka barwniki, takie jak resazuryna lub błękit metylenowy. W wyniku przyłączenia wodoru (redukcji) barwniki przechodzą w formę leukozwiązków (bezbarwną). Szybkość zużycia tlenu, czyli odbarwienia barwników zależy od: · liczby drobnoustrojów, · rodzaju drobnoustrojów, · aktywności drobnoustrojów Redukcja barwników następuje przede wszystkim w wyniku działalności drobnoustrojów bakterii z grupy pałeczki okrężnicy (coli). Bakterie proteolityczne i psychrofilne, mogące w dużym stopniu wpływać na jakość mleka, nie mają zdolności odbarwiania resazuryny jak i błękitu metylenowego. Resazuryna w roztworze w stanie nie zredukowanym ma zabarwienie niebieskie. Tracąc tlen przechodzi w pierwszym stadium redukcji w resorufinę, która jest różowa, następnie w drugim stadium przy całkowitej redukcji - w bezbarwną dwuhydroresorufinę. Przy przejściu resazuryny nie zredukowanej w 1 stadium redukcji pomiędzy zabarwieniem niebieskim, a różowym występuje cały szereg barw pośrednich, jak niebieskofioletowa i czerwonofioletowa. W początkowym okresie przechowywania mleka, bezpośrednio po udoju zawartość mikroflory spada na skutek bakteriostatycznego i bakteriobójczego działania substancji zawartych w mleku, takich jak: · lizozym niszczący strukturę ścian komórkowych bakterii gramdodatnich · lakteniana hamująca rozwój paciorkowców mlekowych Zawarte w mleku leukocyty również niszczą bakterie drogą fagocytozy. Czas trwania fazy bakteriobójczej w mleku jest odwrotnie proporcjonalny do temperatury mleka i liczby bakterii w mleku. Rodzaj rozwijającej się mikroflory w przechowywanym świeżym mleku zależy od temeratury przechowywania. W niskich temperaturach (0-10°C) najlepiej rozwijają się psychrofile, drobnoustroje fluoryzujące i alkalizujące wytwarzające enzymy proteolityczne i syntetyzujące witaminy. W temperaturze 10-15°C poza psychrofilami rozwijają się paciorkowce, pałeczki z grupy okrężnicy i heterofermentatywne bakterie fermentacji mlekowej. W temperaturze 15-30°C najlepiej rozwijają się paciorkowce mlekowe (Streptococcus lactis). W wyższej temperaturze (30-40°C) następuje silny rozwój pałeczki z grupy coli i bakterie homofermentacji mlekowej. W temperaturze ponad 40°C rozwijają się laseczki homomlekowe (Lactobacillus), drożdże fermentujące laktozę, paciorkowce, enterokoki (Str. faecelis) i niektóre szczepy E. coli. W mleku pozostawionym w temperaturze pokojowej najpierw rozwijają się drobnoustroje proteolityczne, następnie bakterie fermentacji pseudomlekowej i pałeczki z grupy coli. W następnym stadium rozwijają się paciorkowce mlekowe zakwaszające środowisko do pH=4,5-4,1. Przy tym poziomie kwasowości zahamowany zostaje rozwój bakterii proteolitycznych, a dalsze ukwaszanie prowadzą bakterie mlekowe z rodzajuLactobacillus, których działalność zostaje zahamowana na skutek zbyt dużej ilości kwasu mlekowego (1,5-3%). Na powierzchni ukwaszonego mleka rozwijają się pleśnie i drożdże powierzchniowe zużywające kwas mlekowy. Obniżenie kwasowości mleka w następstwie rozwoju drożdży i pleśni umożliwia ponowny rozwój drobnoustrojów gnilnych powodujących dalsze zmiany aż do całkowitej mineralizacji mleka.

Mleko możemy utrwalić przez schłodzenie lub przez ogrzanie. Chłodzenie mleka powoduje zahamowanie rozwoju drobnoustrojów przez obniżoną temperaturę, ale całość mikroflory pozostaje żywa. W temperaturze 2-5°C możemy przechowywać przez 2-3 dni. Pasteryzowanie mleka powoduje częściowe zniszczenie mikroflory. Zależnie od przeznaczenia mleka przeprowadza się trzy rodzaje pasteryzacji: · pasteryzację niską w tem. 62-65°C przez 20-30 min, gdy mleko ma być użyte do produkcji serów (mleko traci pewne wartości smakowe) · pasteryzację wysoką, krótkotrwałą w tem. 72-78°C przez 10-40 sekund w przypadku mleka konsumpcyjnego · pasteryzację momentalną w tem. 85-95°C przez 2-3 sekundy, gdy mleko przeznaczone jest do produkcji mleka zagęszczonego lub mleka w proszku Skuteczność pasteryzacji mleka powinna wynosić co najmniej 99,5 %. "Sterylizację" mleka przeprowadza się metodą UHT (ultra high temperature). W metodzie tej przegrzana para wodna jest wtryskiwana do mleka wytwarzając temperaturę 135-150°C, w której mleko pozostaje przez 1-2 s, a następnie jest rozpylane przez specjalną dyszą podczas którego zostanie usunięta woda wprowadzona podczas wstrzyknięcia pary. Tak przygotowane mleko nie ulega zepsuciu przez kilka tygodni, jakkolwiek zawiera mikroflorę resztkową. 2.Mikroflora kiszonek: Kiszenie polega na fermentacyjnej przemianie cukrów w kwas mlekowy, który obniża pH środowiska i jednocześnie sam w postaci nie zdysocjowanej jest inhibitorem wzrostu wielu drobnoustrojów. W wyniku fermentacji i gromadzenia się kwasu pH spada poniżej 4,2 - zwykle do 3,5. Trwałe produkty uzyskuje się tylko w przypadku kiszenia surowców zawierających wystarczająco dużo cukru. Z kiszeniem wiąże się pojęcie minimum cukrowego; jest to najmniejsza zawartość cukru w suchej masie surowca pozwalająca na utrzymanie w wyniku fermentacji mlekowej takiej ilości kwasu, aby pH spadło przynajmniej do 4,2. Takie pH zabezpiecza kiszonki przed rozwojem bakterii gnilnych i masłowych, które jako beztlenowce zużywają mleczany znalazłyby w słabo zakwaszonym środowisku doskonałe warunki rozwoju. Niektóre pasze zielone, np. motylkowe zawierające mało cukru, kisi się łącznie z zielonkami zawierającymi nadmiar cukru w suchej masie, jak np. kukurydza lub buraki. Kiszoną kapustę otrzymuje się przez poddanie fermentacji mlekowej pociętych na paski liści kapusty. Pocięte liście ubija się warstwami, dodając jednocześnie sól. Ubijanie ma na celu usunięcie powietrza oraz przyśpieszanie wyciekania soku komórkowego. W soku komórkowym znajduje się ok. 4% cukrów, które ulegają fermentacji. W pierwszym etapie fermentacji (do 10 dni) w prawie obojętnym odczynie rozwijają się oprócz bakterii mlekowych przetrwalnikujące tlenowce, bakterie z grupy coli oraz drożdże. Gdy pH zaczyna spadać, zmniejsza się liczba pałeczek okrężnicy, a zwiększa się liczba bakterii heteromlekowych, głównie z gatunku Leuconostoc mesenterioides, która oprócz kwasu mlekowego wytwarza produkty takie jak kwas mrówkowy, propionowy, masłowy, bursztynowy, octowy, etanol, dwutlenenek węgla, i inne związki wpływające na smak i aromat kapusty. Przy pH 4,0 zostaje zahamowany całkowicie rozwój bakterii z grupy coli i bakterii gnilnych. W drugim etapie fermentacji trwającym od 10 do 16 dni rozwijają się bakterie homofermentywne, takie jak Lactobacilus palantatum i pseudomlekowe Pediococcus ceravisae. Drobnoustroje te wytwarzają substancje zapachową - acetylocholinę. W końcowym etapie działają również bakterie należące do heterofermentatywnego gatunku Lactobacillus brevis, wytwarzające oprócz kwasu mlekowego kwas octowy i zużywające mannitol. Po około 2 tygodniach fermentacji kapusta powinna zawierać 1,5-1,8% kwasu mlekowego i wykazywać pH 3,4-3,5. Ukiszoną kapustę pozostawia się na kilka tygodni w temperaturze 10°C. W tym czasie zachodzą reakcje chemiczne między związkami powstałymi w czasie fermentacji. Kapusta dojrzewa i nabiera odpowiednich cech.

3.Mikroflora wina: Moszcz wyciśnięty z owoców ma bogatą mikroflorę: drożdże dzikie Kloeckera apiculata i Schizosaccharomyces pombe oraz rodzaje Pichia i Candida. Bakterie: pałeczki Lactobacillus buchneri, bakterie fermentacji mlekowej i octowej. Grzyby nitkowate Mucor racemosus, Rhizopus stolonifer, Botrytis cinerea, Aspergillus (A. flavus, A. niger, A. glaucus) i Penicillium.

Część praktyczna: Mikroflora wina:

Mikroflora kefiru:

Mikroflora kiszonki: