Химизм процесса гомоферментативного молочнокислого брожения.

Молочнокислое брожение – анаэробное превращение углеводов с образованием молочной кислоты.

Виды молочнокислого брожения:

1. гомоферментативное;
2. гетероферментативное.

Молочнокислые бактерии (МКБ), вызывающие эти виды брожения, разделяют, соответственно, на:

1. гомоферментативные МКБ;
2. гетероферментативные МКБ.

Химизм процесса гомоферментативного молочнокислого брожения

Сначала расщепление глюкозы идет по ЭМП пути (гликолиз). Гомоферментативные МКБ синтезируют фермент лактатдегидрогеназу и используют ПВК в качестве акцептора водорода, восстанавливая ее до молочной кислоты:

С6Н12О6 → 2 СН3СОСООН + 2 НАДН2 → 2 СН3СНОНСООН + НАД+

Таким образом, при гомоферментативном молочнокислом брожении основным продуктом превращения сахаров является молочная кислота:

С6Н12О6 → 2 СН3СНОНСООН

Химизм процесса гетероферментативного молочнокислого брожения

Гетероферментативные МКБ не имеют альдолазы и триозофосфатизомеразы – основных ферментов, необходимых для расщепления углеводов по ЭМП-пути.

По этой причине эти микроорганизмы метаболизируют глюкозу по ГМФ-пути.

Образовавшийся в ходе этого процесса рибулозо-6-фосфат расщепляется под действием синтезируемого бактериями фермента пентозофосфокетолазы на фосфоглицериновый альдегид и ацетилфосфат.

Фосфоглицериновый альдегид претерпевает ряд ферментативных превращений, идентичных реакциям гликолиза, в результате чего образуется пируват.

Восстановление пирувата в молочную кислоту происходит, как и при гомоферментативном молочнокислом брожении при участии лактатдегидрогеназы.

Ацетилфосфат также восстанавливается оторванным от НАДН2 водородом до ацетальдегида, который акцептирует еще один водород с НАДН2 и превращается в этанол.

Ацетилфосфат также может окисляться до уксусной кислоты. При этом энергия макроэргической связи ацетилфосфата используется на синтез одной молекулы АТФ.

Таким образом, при гетероферментативном молочнокислом брожении одновременно с образованием молочной кислоты происходит накопление других метаболитов, например, этилового спирта, СО2, уксусной кислоты и т.д.

2С6Н12О6→СН3СНОНСООН+СООНСН2СН2СООН+СН3СООН+СН3СН2ОН+Н2

Состав и соотношение продуктов зависят от вида микроорганизма, условий культивирования (рН, температура, степень аэрации) и других факторов.

Микроорганизмы

Молочнокислые бактерии – это бактерии, способные образовывать в качестве главного продукта брожения молочную кислоту. В группу МКБ объединены различные по систематическому положению микроорганизмы

Молочнокислые кокки – представители семейства Streptococcaceae родов Lactococcus (до 1986 г. род Streptococcus), Pediococcus, Aerococcus, Leuconostoc.

1. Представители первых трех родов относятся к гомоферментативным МКБ, последнего – к гетероферментативным МКБ.
2. Это грамположительные неподвижные или слабо подвижные клетки сферической или слегка удлиненной формы, встречаются в парах или цепочках, делящихся в одной плоскости.
3. Факультативные анаэробы, каталазу не образуют, цитохромная система у них отсутствует.
4. Брожение для этих микроорганизмов является единственным источником энергии.
5. Мезофилы (оптимальная температура их развития 300С).

Молочнокислые палочки – представители семейства Lactobacillaceae, рода Lactobacillus, насчитывающего около 75 видов.

1. Это полиморфные палочки (длинные, короткие, прямые или изогнутые, встречающиеся поодиночке или парами), большинство их неподвижные (немногие подвижные)/
2. Грамположительные (с возрастом переходят в грамотрицательные)
3. Споры не образуют.
4. Каталазу не образуют.
5. Факультативные анаэробы или микроаэрофилы.
6. Оптимальная температура их развития 30–400С, рН – 5,8-5,5 и ниже.
7. Вызывают гомо- и гетероферментативное молочнокислое брожение.
8. Сапрофиты (за исключением отдельных видов, играющих определенную роль в кариесе зубов).

Кефирные грибки – это симбиотические образования белого цвета размером от 1–2 до 3–6 мм, которые ведут себя биологически как живой организм (растут, делятся, передают свои свойства и структуру последующим поколениям).

1. Строму (тело) грибка составляют тесные переплетения палочковидных нитей, которые удерживают остальные микроорганизмы – молочнокислые кокки, дрожжи, уксуснокислые бактерии.
2. Морфологически кефирные грибки имеют неправильную форму, сильно складчатую или бугроватую поверхность.
3. Консистенция грибков упругая, мягкохрящевая.
4. Кефирные грибки используют для приготовления кефира (кисломолочного напитка), при внесении кефирных грибков в молоко в первую очередь развиваются молочнокислые кокки, затем молочнокислые палочки, дрожжи и только потом уксуснокислые бактерии.

Литература:

1. https://foodismedicine.ru/molochnokisloye-brozheniye/
2. Брилевский О.А. Товароведение продовольственных товаров", 2005
3. Бухтарева Э.Ф. и др. Товароведение пищевых жиров, молока и молочных продуктов – М.: "Экономика", 2007.
4. Кругляков Г.Н., Круглякова Г.В.Товароведение продовольственных товаров. 2005