15.9. Научная разработка заквасок и совершенствование их качества

В природных условиях очень редко встречаются штаммы молочнокислых бактерий, обладающие хорошо выраженными производственноценными свойствами (высокой активностью свертывания молока, способностью образовывать диацетил и др.). Интенсифицировать сквашивание молока и улучшить качество молочных продуктов можно при использовании молочнокислых бактерий с повышенной биохимической активностью.

В связи с этим в научно-исследовательских лабораториях биохимически активные штаммы полезных микроорганизмов получают в виде мутантов, т. е. клеток микроорганизмов, приобретающих под действием различных мутагенных факторов измененные свойства, передающиеся по наследству. Производственноценные штаммы молочнокислых бактерий получают также их адаптацией (приспособлением) к определенным условиям.

Популяция культуры состоит из большого количества клеток, различающихся по биохимической активности. Эти особенности микроорганизмов обусловливают их изменчивость и позволяют получить разнокачественные особи с необходимыми свойствами.

Процесс получения производственных мутантов состоит из двух основных этапов: воздействия на клетки микроорганизмов сильнодействующего мутагенного фактора и последующего отбора высокоактивных вариантов.

В ответ на мутагенное воздействие часть клеток в культуре (популяции) погибает, другие изменяют свои морфологические, культуральные и биохимические свойства, что обусловлено необратимыми изменениями в структуре ДНК клетки.

Различная степень изменчивости микроорганизмов под действием мутагенных факторов ведет к появлению в популяции клеток, различающихся по биохимической активности. Из таких клеток по общепринятой методике выделяют чистые культуры молочнокислых бактерий, изучают биологические свойства и отбирают штаммы, обладающие наиболее выраженными полезными свойствами. В качестве мутагенных факторов применяют физические и химические воздействия.

Из физических факторов наиболее часто используют ультрафиолетовые лучи с длиной волны 2650 нм, которые обладают хорошим мутагенным действием, так как лучи этой длины избирательно поглощаются молекулами ДНК.

При радиационной селекции используют преимущественно гамма-лучи, а также быстрые нейтроны, дающие лучший мутагенный эффект. Однако их использование ввиду небезопасной работы с ними ограниченно.

Химические мутагены дают значительно больше полезных мутаций, чем физические, являясь в то же время менее летальными. В качестве химических мутагенов используют нитрозосоединения, формальдегид, уретан, этиленимин, оксид этилена, диэтилсульфит, диметилсульфит, саркализин и др.

Применяют также сочетание физических и химических факторов. В таких случаях для получения мутантов молочнокислых бактерий чаще используют нитрозосоединения, этиленимин и ультрафиолетовые лучи, гамма-лучи, рентгеновские лучи, быстрые нейтроны.

Метод селекции молочнокислых бактерий воздействием мутагенных факторов является высокоэффективным и доступным для практического использования.

В процессе адаптации микроорганизмов к новым условиям существования они приобретают свойства, не являющиеся наследственно закрепленными. Такие свойства постепенно исчезают, если исчезает фактор, обусловивший их появление. Селекция микроорганизмов адаптацией состоит из двух основных этапов: повышения резистентности культуры и отбора улучшенных вариантов.

Путем адаптации можно повысить устойчивость молочнокислых бактерий к антибиотикам, химическим препаратам, поваренной соли и др. Получены культуры молочнокислых бактерий, резистентные к антибиотикам - низину, пенициллину и стрептомицину. Установлена возможность повышения резистентности культур L. bulgaricum и L. acidophilum к желчи. Доказана приспособляемость молочнокислых бактерий к повышенной или пониженной температуре развития и высушиванию. Улучшенные формы молочнокислых бактерий, полученные путем адаптации, применяют в производстве кисломолочных продуктов и лечебно-профилактических препаратов.