Канд. биол. наук М. Р. ГИБШМАН
Всякие изменения в свойствах молока весьма существенно влияют на размножение и биохимические функции бактерий.
По нашим данным молочнокислые бактерии чувствительны к сезонным изменениям в биологических свойствах молока. Менее чувствительными в этом отношении являются активные штаммы Str. lactis, но и они продуцируют меньшие количества молочной кислоты в молоке, полученном в весенний период. Значительно более чувствительны ароматообразующие стрептококки вида Str. paracitrovorus и Str. citrovorus, которые при перевивках в молоке весеннего периода теряли способность к сбраживанию сахаров и образовывали меньшие количества летучих жирных кислот.
В литературе имеются указания, что ароматообразующие стрептококки в молоке зимнего периода продуцировали пониженные количества летучих жирных кислот, что Str. diacetilactis продуцировали самое незначительное количество диацетила в апреле. В зимний период активность культур Str. lactis и Str. cremoris понижалась; объясняется это содержанием в молоке ингибиторного вещества, действие которого летом гасится в результате достаточного содержания в нем ростовых веществ. Наконец, некоторые исследователи подчеркивают, что сезонные колебания в биологических свойствах молока проявляются повсеместно, по отношению всех штаммов молочнокислых бактерий, какова бы ни была природа молока или его тепловая обработка.
В настоящих исследованиях мы выяснили влияние сезонных изменений в свойствах молока на способность ароматообразующих стрептококков к образованию газа (СОг), поскольку развитие рисунка в сыре обусловливается их деятельностью. Кроме того, по нашим данным, они играют большую роль в обогащении вкусового букета сыра и улучшении его консистенции.
Для изучения были взяты 5 штаммов Str. paracitrovorus с разной способностью к газообразованию и 4 — Str. diacetilactis. В процессе работы их периодически (в 1956 г.— в марте, мае, июле и октябре, а в 1957 г. почти ежемесячно) отвивали в молоко от трех разных молочных ферм. Повторность опытов трех-четырехкратная (молоко брали от каждой фермы 3—4 раза в месяц).
При исследовании проверяли способность культур к газообразованию и кислотообразованию (в приборах Эйнгорна с выдержкой при 30° в течение четырех дней).
Двухлетние наблюдения показали, что сезонные изменения в свойствах молока оказывали весьма существенное влияние на способность Str. paracitrovorus к газообразованию, и позволили отметить некоторые общие закономерности.
Наибольшее количество газа ароматообразующие стрептококки продуцировали при перевивках их на молоке летнего периода и первые месяцы— осеннего: в 1956 г. — с мая по октябрь, а в 1957 г. — с июня по август — октябрь, т. е. в течение пастбищного периода кормления коров и в конце его (рис. 1). В зимний и особенно в весенний периоды (конец стойлового содержания коров) способность культур к газообразованию при перевивках на молоке этого периода резко подавлялась. Следовательно, летнее молоко содержит вещества, которые стимулируют способность ароматообразующих стрептококков к газообразованию. Отмечено также, что активность штаммов Str. paracitrovorus в отношении кислотообразования в молоке не всегда совпадала с их способностью к продуцированию газа. Так, примерно при одной и той же титруемой кислотности они образовывали разные количества газа: при кислотности 68° Т продуцировали газа — 0,2 (деления прибора Эйнгорна), а при 70° Т — значительные количества — 4,4.
Можно все же отметить, что при более активном кислотообразовании в молоке, которое наблюдали в июле—октябре, Str. paracitrovorus продуцировали также и большее количество газа.
Способность к газообразованию у Str. paracitrovorus зависела от свойств самих штаммов. Одни из них продуцировали в молоке значительные количества газа (данные приведены на рис. 1), другие — ничтожно мало (следы).
Культуры Str. diacetilactis, в отличие от Str. paracitrovorus, являются довольно активными кислотообразователями и при развитии в жидких средах (молоке, синтетической) сдвигают реакцию среды в кислую зону в такой мере, что образование газа тормозится.
Заметное влияние на способность ароматообразующих стрептококков к газообразованию оказывает перевивка их в молоко от разных стад. Самое сильное газообразование было отмечено у штаммов Str. paracitrovorus при перевивках на молоке, полученном с. фермы «Урожай», и более низкое — с фермы «1 Мая» и «Алтыново».
Эти различия в основном были обусловлены содержанием и кормлением коров и условиями получения молока, так как па двух фермах коровы были одной ярославской породы, а в «Алтынове» — 54% короз было ярославской породы, 23% гибриды ярославской и остфризском и 23% —остфризской. Для выявления возможных причин таких колебаний в свойствах молока мы ознакомились с кормовыми рационами на этих фермах и химическим составом молока. На ферме «Алтыново» коровы в течение года получали сбалансированный по белку (полноценный) корм: зимой и весной — сено, корнеплоды, силос и концентрированные корма, а летом — зеленый корм и дополнительно еще концентрированные корма (на других фермах рационы нам не известны полностью). Несмотря на полноценное кормление коров в течение года, на этой ферме при перевивке культур на молоке в разные сезоны года также отмечены колебания в газообразовании.
Исследования химического состава молока этих трех ферм, проводившиеся ежемесячно в течение 1956 и 1957гг.,показали некоторые колебания в его составе по сезонам и в зависимости от условий содержания коров на фермах.
Содержание сухих веществ в молоке было самым низким весной (11,2—12,2%) и более высоким осенью и зимой (начиная с сентября 13,1—14,6%). Белка, в том числе и казеина, также в период с февраля по май содержалось в молоке меньше (белка 2,66—2,90%, казеина 2,05—2,28%), чем в осенние и зимние месяцы (3,07—3,83%). Количество молочного сахара колебалось в течение года в пределах 4,97—5,02%. с более низким содержанием его в осенние месяцы.
Наблюдения показали, что в зимний период, когда в молоке повышалось количество сухих веществ и белка, газообразование у Sir. paracitro- vorus понижалось.
Следовательно, способность их к газообразованию не находится в прямой связи с содержанием в молоке указанных веществ. Однако на молоке с фермы «Урожай», в котором содержание сухих веществ было более высоким («Урожай»—14,9%, «1 Мая» — 13,50% и «Алтыново»— 12,08%), штаммы Str. paracitrovorus продуцировали и большее количество газа. Поэтому возможно, что повышение содержания сухих веществ в молоке оказывает некоторое положительное влияние на био химические функции бактерий.
С целью выяснения вопросов, каких соединений не хватает в молоке весеннего периода для активного продуцирования газа ароматообразующими стрептококками, к нему добавляли разные источники углерода и обогащали его факторами роста. При добавлении глюкозы, галактозы, лактозы, лимоннокислого натрия и солей молочной кислоты способность ароматообразующих стрептококков к образованию газа не усиливалась.
Положительные результаты получены при введении в молоко зимнего и весеннего периодов дрожжевого автолизата (десятые доли процента), вытяжки из проросших хлебных зерен или других препаратов, богатых факторами роста. Количество газа, образуемого ароматообразующими стрептококками, повышалось в этих случаях до уровня, кото рый мы получали на лучшем молоке в летний период. По-видимому, понижение способности у Str. paracitrovorus к образованию газа в зимний и весенний периоды в значительной степени обусловлено недостатком в молоке факторов роста. Это в свою очередь, связано с обеднением кормов в конце стойлового периода ростовыми веществами. Интересно было проверить, при наличии каких источников углерода ароматообра- зующис стрептококки могут продуцировать газ. Для этого к синтетической среде следующего состава (в %):
фосфорнокислый калий, однозамещенный................................................................... 0,5
фосфорнокислый натрий, двухзамещенный...................................................... 0,2
сернокислый магний....................................................................................... 0,1
хлористый натрий...................................................................................................................... 0,1
хлористый аммоний ............................................................................................................. следы
хлорное железо ........................................................................................................................
сернокислый аммоний .........................................................................................................
пептон............................................................................................................................................... 0,5
дрожжевой автолизат.................................................................................................................. 2
добавляли в отдельности лактозу, глюкозу и галактозу (по 1%) и 0,3% лимоннокислого натрия (цитрата), а также их смеси.
Повторность опытов десятикратная (данные приводим для четырех штаммов, так как штамм 910, дававший в молоке ничтожные количества газа, на синтетической среде продуцировал его значительно больше).
Каждый из этих источников углерода в отдельности не давал удовлетворительных результатов, и количество образуемого газа было ничтожным (рис. 2).
Совершенно иная картина наблюдалась, когда в синтетическую среду вводили одновременно какой-либо один из трех сахаров и цитрат. Самое сильное газообразование, приближающееся к газообразованию в летнем молоке, было получено при внесении в среду одновременно лактозы и цитрата и значительно меньшее — при замене лактозы глюкозой или галактозой.
Кроме того, в качестве источника углерода были испытаны кислоты: молочная, уксусная, пировиноградная, а также соли молочной кислоты. В этих опытах ни в одном случае не наблюдалось образования газа в количестве, которое имело бы практическое значение.
Дополнительное введение в среду факторов роста — дрожжевою автолизата или печеночного экстракта газообразования не усиливало при раздельном внесении сахаров и цитрата. Такую же картину наблюдали у культур Str. diacetilactis, которые продуцировали небольшие количества газа только при одновременном внесении в среду сахара (лучше лактозы) и цитрата.
Следовательно, активное продуцирование газа аро.матообразующими стрептококками возможно только тогда, когда в среде одновременно содержатся молочный сахар и цитрат (или лимонная кислота). Однако, как увидим ниже, наличие в среде этих двух компонентов еще не решает полностью вопроса о газообразовании.
В молоке весеннего периода ароматообразующие стрептококки почти не продуцируют газа, хотя в нем содержится большое количество молочного сахара — 4,92%, и достаточное—лимонной кислоты (добавление к этому молоку 0,3% лимонной кислоты или цитрата не усиливало газообразования).
Только при введении в молоко весеннего периода даже очень небольших количеств препаратов, богатых факторами роста, способность ароматообразующих стрептококков к газообразованию повышалась до уровня, который мы наблюдали в лучшие летние месяцы.
Таким образом, факторы роста, содержащиеся в молоке в достаточном количестве, играют очень большую роль в активизации биохимических функций ароматообразующих стрептококков.
Одновременно было отмечено, что количество клеток в культуре, размножающейся в молоке летнего периода, было всегда больше, чем в молоке весеннего периода. Следовательно, недостаточность биологических свойств молока в весенний период оказывает влияние не только на биохимические: функции бактериальной клетки, но и на функцию размножения.
На развитие и биохимические свойства бактерий оказывают влияние и другие биодогические факторы. Известно, что между молочнокислыми бактериями могут быть как симбиотические, так и антагонистические взаимоотношения. При подборе культур в лаборатории заквасок ЦНИИМСа всегда используют штаммы, которые не являются антагонистами и не вытесняют друг друга при совместном культивировании.
Продукты жизнедеятельности одних бактерий могут или стимулировать. или подавлять развитие и биохимические функции других бактерий.
Продукты жизнедеятельности некоторых штаммов Str. lactis (полученные путем фильтрования 24-часовой культуры в молоке через фильтр Зейтца) при добавлении их к молоку весеннего периода стимулировали образование газа у Str. paracitrovorus. Поэтому в смешанной закваске, в составе которой имеется несколько штаммов Str. lactis, Str. diacetilactis и Str. paracitrovorus, а также в сыре, выработанном на этой закваске, всегда есть продукты жизнедеятельности бактерий, которые могут активизировать биохимические функции и размножение ароматообразующих стрептококков, если эти бактерии являются стимуляторами, а не антагонистами.
Однако в весенний период подавляется биохимическая активность и способность к размножению не только у ароматообразующих стрептококков, но в какой-то мере и у других бактерий, входящих в состав закваски.
Поэтому в весенний период при изготовлении закваски, как в лабораторных, так и производственных условиях, необходимо следить, чтобы ароматообразующие стрептококки в составе закваски сохранялись .Это важно, поскольку они оказывают большое влияние на качество сыра. Молоко в весенний период нужно обогащать факторами роста добавлять дрожжевой автолизат (десятые доли процента.Этот вопрос можно решить также при помощи бактериальных гидролизатов.