Термофильный (теплостойкий) стрептококк является гомофермен- тативным молочнокислым микроорганизмом. Ранее его называли Streptococcus thermophilus, в настоящее время в соответствии с результатами филогенетических исследований он получил название Streptococcus salivaris subsp. thermophilus. S. salivaris - обитатель ротовой полости и глотки человека, причастен к кариесу, к которому термостойкий стрептококк не имеет отношения, тем не менее генетически это тесно родственные микроорганизмы. В то же время ДНК-ДНК гибридизация показала только слабое сходство термофильного стрептококка с лактококками. Фенотипические отличия термофильного стрептококка от других представителей кокковых форм молочнокислых бактерий приведены на рис. 3.1, отличия от лактококков - в табл. 3.4. От лактококков он прежде всего отличается повышенной устойчивостью к температуре, откуда и получил свое название. От лактококков (серологическая группа N), энтерококков (группа D) и S. salivaris (группа К) отличается отсутствием группового антигена, хотя, возможно, такой антиген существует. По сравнению с энтерококками термофильный стрептококк очень чувствителен к внешним факторам, на чем основаны схемы его идентификации, однако в природе существуют микроорганизмы, близкие к термофильным стептококкам, но более устойчивые хотя бы к одному из внешних факторов. Среди культур, выделенных из сыра и йогурта и идентифицированных как термофильный стрептококк, они составляют 40%.
Клетки термофильного стрептококка (0,7-0,9 мкм) немного крупнее клеток лактококков, расположены парами и цепочками; в фазе экспоненциального роста преобладают длинные цепочки. Для старых культур характерен полиморфизм, в них встречаются деформированные, иногда очень большие, продолговатые и веретенообразные клетки.
Термофильный стрептококк обладает низкой устойчивостью к внешним факторам, за исключением устойчивости к температуре, поэтому не особенно широко распространен во внешней среде. В сыром молоке он по численности занимает первое место среди термостойкой микрофлоры. Способность клеток термостойкого стрептококка выживать во время тепловой обработки молока (65° С, 30 мин) и высокое содержание в сыром молоке обусловливают постоянное загрязнение пастеризованного молока термофильным стрептококком. Обладает высокой способностью к когезии к поверхностям из нержавеющей стали: через 2—4 ч контакта культуры с поверхностью к ней может прикрепиться до 107 КОЕ/см2 термофильного стрептококка. Покрытие пластин фосфатом кальция значительно, но не полностью предотвращает когезию его клеток.
Термофильный стрептококк размножается в пастеризаторе. После 6 ч непрерывной работы пастеризатора на пластинах в секции регенерации было больше 106 КОЕ/см", а в секции нагрева больше 104 КОЕ/см2 термофильного стрептококка. В молоке при выходе из пастеризатора с эффектом регенерации 89% после 7-8 ч работы насчитывается больше 106/мл клеток термостойкого стрептококка, а при дальнейшей эксплуатации пастеризатора без мойки их число может достигнуть 109/мл. Единственной особенностью выделенных из пастеризатора штаммов был их рост в средах, содержащих 3% соли (ранее считалось, что термофильный стрептококк не растет в средах с 2% соли). Чем сильнее сырое молоко обсеменено термостойким стрептококком, тем чаще нужно мыть пастеризатор для предотвращения размножения в нем термофильного стрептококка. Термизация молока способствует его загрязнению термостойким стрептококком.
Учитывая широкое применение термостойкого стрептококка в заквасках для производства кисломолочных продуктов и сыров, устойчивость к пастеризации молока, можно сделать вывод, что молокоперерабатывающие предприятия являются главной экологической нишей для термостойкого стрептококка. Термофильный стрептококк, благодаря резистентности к высоким температурам, нашел широкое применение в молочной промышленности: в производстве твердых сычужных сыров с высокими и средними температурами II нагревания и сыра Чеддер ускоренным способом, Моцарелла, Горгонзола, итальянских мягких сыров, созревающих с участием поверхностной плесени или слизи (Бель пазе, Толледжио, Крещенца), кисломолочных продуктов, вырабатываемых с участием термофильных лактобацилл. Изучение состава микрофлоры 10 естественных сывороточных заквасок, применяемых для производства сыра Проволоне в Италии, показало, что кокковые формы в них были почти исключительно представлены термофильным стрептококком. В совместных культурах в молоке термофильный стрептококк стимулирует развитие пропионовокислых бактерий. Введение термофильного стрептококка в закваски для производства сыров с чеддеризацией и плавлением сырной массы ускоряет чеддеризацию, протекающую при температуре 30-40° С.
Исследования кислотообразующей активности 36 штаммов термофильного стрептококка в обезжиренном молоке при 20-60° С показали, что больше всего кислоты он образует в интервале от 39,3 до 46,1° С. Растет при 50° С (это отличает его от Sir. salivaris subsp. salivaris), но не растет при 53° С и при температурах ниже 18° С. Оптимальные температуры зависят от штамма: так, для одного штамма термофильного стрептококка максимальная скорость роста была при 38° С, а для кислотобразования - 48° С; внесение в культуру в конце лог-фазы соли полностью подавило его размножение, оказав незначительное влияние на кислотообразование. Встречаются штаммы термофильного стрептококка, которые при высокой посевной дозе (больше 106 КОЕ/мл) и длительной выдержке способны дать 1-2 генерации при 12° С.
Температуры II нагревания в производстве крупных твердых сыров находятся на уровне максимальной или несколько превышающей максимальную для роста термофильного стрептококка; минимальная для них температура выше температуры созревания для мелких твердых сыров; обработку зерна в производстве мелких сыров ведут при оптимальных температурах для развития этого вида.
Несмотря на то что и термофильный стрептококк, и лактококки являются гомоферментативными молочнокислыми бактериями, имеется важное отличие в сбраживании лактозы и галактозы этими микроорганизмами (3.2.3). Лактококки в условиях выработки сыра расщепляют лактозу на глюкозу и галактозу на клеточной мембране с одновременным переносом обоих сахаров внутрь клетки и параллельной их ферментацией внутри клетки, так что ни глюкоза, ни галактоза, образующиеся в результате гидролиза лактозы внутри клетки, во внешнюю среду не поступают. У части штаммов термофильного стрептококка лактоза, перенесенная в клетки, гидролизуется на глюкозу и галактозу, глюкоза сбраживается, а галактоза выходит обратно в среду. Только часть штаммов термофильного стрептококка сбраживает и глюкозу, и галактозу. Таким образом, штаммы термофильного стрептококка делятся на сбраживающие (Гал+) и несбраживающие (Тал ) галактозу. Тал штаммы встречаются чаще, чем Гал+.
Избыток в среде лактозы сильно тормозит сбраживание галактозы даже Гал+ штаммами. В среде с высоким содержанием лактозы все испытанные штаммы термофильного стрептококка использовали не больше половины галактозы, содержащейся в лактозе. При ограниченном содержании лактозы только один из шести испытанных штаммов термофильного стрептококка использовал всю галактозу, получаемую из лактозы. Эти особенности сбраживания лактозы свидетельствуют о худшей приспособленности к молоку термофильного стрептококка по сравнению с лактококками.
При производстве Чеддера ускоренным методом температуру II нагревания повышают до 43° С, а в закваску, кроме лактококков, вносят термофильный стрептококк. В сырах, вырабатываемых этим методом, обнаруживают галактозу и лактозу, которых нет в сырах, вырабатываемых по традиционной технологии. Это опасно, так как может привести к развитию гетероферментативных лактобацилл, придающих сыру пороки вкуса и открытую структуру. Лактококки могут сбродить эти углеводы, хотя при низкой концентрации галактозы сливочный лактококк, обычно используемый для выработки Чеддера, сбраживает ее медленно.
Загрязнение молока термофильным стрептококком при несвоевременной мойке пастеризатора приводит к появлению пороков в сыре Гауда: нечистый, неприятный вкус, щелевидный или сетчатый рисунок. Пороки обусловлены сбраживанием галактозы самим теплостойким стрептококком, что возможно в начале созревания, пока температура в головках сыра не понизилась до уровня, при котором прекращается рост этого вида, или другой, посторонней микрофлорой. В Нидерландах содержание термофильного стрептококка в сырах с низкими температурами II нагревания нормируется: в 2-недельных сырах с высокой гигиеной производств их число не должно превышать 107 КОЕ/г, при наличии больше 107 КОЕ/г термофильного стрептококка в сырах появляются пороки вкуса и рисунка.
Несмотря на свои недостатки как биотрансформатора лактозы, термофильный стрептококк в составе закваски улучшает качество сыров с высокими температурами II нагревания. Важно, что во время выработки этих сыров он растет быстрее, чем термофильные лактобациллы: его популяция достигает максимума через 5 ч прессования, популяция Lbc. helveticus - через 15-20 ч.
Многие штаммы термофильного стрептококка свертывают молоко с образованием вязких, иногда тягучих сгустков. Очевидно, это связано с их способностью образовывать в молоке полисахарид, в состав которого входит галактоза и глюкоза, а также небольшие количества ксилозы, арабинозы, рамнозы и маннозы. Благодаря этой способности, термофильный стрептококк часто используют в составе заквасок для кисломолочных продуктов для улучшения консистенции. Добавление термофильного стрептококка к лактококковой закваске в соотношении 1:1 позволило увеличить содержание сухих веществ в твороге с 22 до 25-27%.
Таким образом, термофильный стрептококк играет в сыроделии двойную роль: с одной стороны, он входит в состав необходимой микрофлоры для производства сыров с высокими и средними температурами II нагревания, в которых сбраживает значительную часть лактозы с образованием L(+)-молочной кислоты, легче всего усваиваемой пропионово- кислыми бактериями, а также в состав заквасок для некоторых кисломолочных сыров; с другой стороны, он является технически вредным микроорганизмом для сыров с низкими температурами II нагревания.