Молочнокислое брожение

Молочнокислое брожение глюкозы является основным процессом при изготовлении заквасок, сыра и кисломолочных продуктов, а молочнокислые бактерии – наиболее важной группой микроорганизмов для молочной промышленности. Процесс молочнокислого брожения каждой гексозы молочного сахара выражается суммарным уравнением:

С₆Н₁₂О₆ → 2С₃Н₆О₃

Наряду с молочной кислотой могут образовываться и побочные продукты брожения.

Молочнокислые бактерии по характеру продуктов сбраживания глюкозы относят к гомоферментативным или к гетероферментативным. Гомоферментативные бактерии, как показывает их название, образуют главным образом молочную кислоту (более 90 %) и лишь незначительное количество побочных продуктов. Гетероферментативные бактерии около 50 % глюкозы превращают в молочную кислоту, а остальное количество – в этанол, уксусную кислоту и СО₂. Однако провести резкую грань между гомо- и гетероферментативными молочнокислыми бактериями по образующимся продуктам брожения иногда бывает трудно. Так, отмечены факты образования отдельными штаммами гомоферментативных молочнокислых бактерий (Str. thermophilus и др.) от 8 до 30 % побочных продуктов, а гетероферментативные бактерии под воздействием ряда факторов могут вести себя как гомоферментативные.

В ходе молочнокислого брожения на образование молочной кислоты и других веществ расходуется 20–25 % всей содержащейся в молоке лактозы. Остальное количество ее поступает в организм человека и потребляется в процессе жизнедеятельности молочнокислой микрофлоры кишечника.

Спиртовое брожение

Спиртовое брожение глюкозы имеет место при выработке кефира, кумыса и других кисломолочных продуктов. Возбудителями спиртового брожения являются молочные дрожжи, они сбраживают глюкозу с образованием этанола и диоксида углерода.

С₆Н₁₂О₆ → 2С₂Н₅ОН + 2СО₂.

Молочный сахар вначале также расщепляется на глюкозу и галактозу, из которых образуется пировиноградная кислота. Затем вместо восстановления до молочной кислоты она подвергается декарбоксилированию под действием фермента пируватдекарбоксилазы с образованием углекислого газа и уксусного альдегида, который восстанавливается в этиловый спирт.

Окисление спирта уксуснокислыми бактериями. При совместном культивировании дрожжей и уксуснокислых бактерий, например, при использовании кефирных грибков происходит неполное окисление части накопившегося этанола до уксусной кислоты (с образованием более 5 % кислоты):

−2Н +Н₂О +1̸2О₂

СН₃СН₂ОН → СН₃СНО → СН₃СН(ОН)₂ → СН₃СООН + Н₂О.

Уксуснокислые бактерии по типу питания являются аэробами, т. е. растут при доступе кислорода воздуха на поверхности молочных продуктов. Чистые культуры уксуснокислых бактерий плохо развиваются в молоке, так как не усваивают лактозу – источниками углерода для них служат этанол и лактат. Однако их рост усиливается при совместном культивировании с дрожжами. Дрожжи, образуя этанол, создают условия для развития уксуснокислых бактерий. При излишнем развитии уксуснокислых бактерий происходит ослизнение кефирных грибков, кефирная закваска приобретает тягучую консистенцию (при попадании уксуснокислых бактерий в творог и сметану в них появляется нечистый вкус).