Окислительно-восстановительные условия среды

Развитие микроорганизмов и их биохимическая деятельность тесно связаны с окислительно-восстановительными условиями в среде, ко­торые зависят от соотношения в ней окисленных и восстановленных веществ. В биологических системах – культурах микроорганизмов – окисле­ние и восстановление служат источниками энергии для всех процес­сов, протекающих в клетке.

При развитии любого микроорганизма окислительно-восстанови­тельный потенциал падает, т. е. восстановительные свойства среды усиливаются (И. Л. Работнова, 1957). И. Л. Работнова рассматри­вает это явление как приспособление, обеспечивающее лучшие усло­вия для развития культуры. При добавлении редуцирующих веществ, предохраняющих клетку от чрезмерного окисления, сокращается продолжительность lag-фазы и ускоряется размножение аэробов. И. Л. Работнова с сотрудниками (1957) установила, что падение окислительно-восстановительного потенциала обусловлено не только поглощением культурой растворенного кислорода, но и образовани­ем редуцирующих веществ. Некоторые микроорганизмы выделяют редуцирующие вещества в среду, у других восстановительными свойствами обладают только живые клетки. При производстве кисломолочных продуктов окислительно-восстано­вительные условия среды могут меняться под влиянием таких фак­торов, как аэрация (перемешивание), добавление редуцирующих веществ (например, аскорбиновой кислоты), и в результате жизне­деятельности самих микроорганизмов.

Для микроорганизмов, у которых нет необходимых систем фермен­тов для использования кислорода в качестве акцептора водорода, такими акцепторами могут служить аскорбиновая кислота, цпстешт, глютатион, метиленовый голубой и резазурин. Метиленовый голубой и резазурин применяют для установления наличия активного процесса обмена веществ микроорганизмов в молоке. Чем больше в мо­локе микроорганизмов и интенсивнее обмен веществ, тем быстрее падает окислительно-восстановительный потенциал и быстрее вос­станавливаются метиленовый голубой или резазурин. Процесс вос­становления этих веществ сопровождается их обесцвечиванием или изменением цвета, что легко установить при визуальном наблюде­нии за пробами.

Резазурин по сравнению с метиленовым голубым восстанавливается при более высоком окислительно-восстановительном потенциале. Следовательно, на его восстановление и получение результата о ко­личестве и активности микроорганизмов требуется меньше времени. Молоко как сырое, так и пастеризованное обладает определенной восстановительной способностью, уровень которой колеблется в за­висимости от периода лактации, состояния здоровья животного и т. д. Молочнокислые бактерии относятся к факультативным анаэробам. Некоторые виды, например Str. lactis, в процессе жизнедеятельности используют свободный кислород в незначительной степени или сов­сем его не используют. Однако они могут развиваться и в присутст­вии кислорода. У ароматообразующнх стрептококков отмечена обрат­ная зависимость между редуцирующей способностью и образовани­ем диацетила и ацетоина. Она может меняться у одного и того же штамма под влиянием условий культивирования (С. Н. Анантарамаиах, 1970).

Гомоферментативные молочнокислые палочки более анаэробны. Осо­бенно чувствительны они к кислороду в момент выделения из есте­ственных субстратов, вследствие чего часто затрудняется получение поверхностных колоний этих микроорганизмов на плотных питатель­ных средах. Редуцирующая активность у разных видов молочнокис­лых палочек неодинакова и находится в обратной зависимости от содержания в клетках флавопротеина .

Кислород почти не оказывает вредного воздействия на развиваю­щиеся микроорганизмы, у которых протекает активный обмен ве­ществ. У покоящихся культур чувствительность к кислороду резко возрастает. С повышением окислительно-восстановительного потен­циала, что происходит при проникновении кислорода в клетку, инактивируются некоторые ферментные системы и снижается жизне­деятельность культуры. В результате удаления кислорода из культур значительно сохраня­ется их жизнеспособность, что используют, высушивая культуры в замороженном состоянии под вакуумом и храня их в атмосфере азота. Рекомендуется также хранить жидкие культуры в лакмусо­вом молоке с мелом в герметически закупоренных сосудах (Дж. Дэвис, 1963).

Для плесеней требуется кислород, так как их мицелий в основном развивается в воздушной среде и только часть его погружается в пи­тательный субстрат. Как правило, они развиваются на поверхности кисломолочных продуктов.