Микробиологические основы природной закваски молока

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ 
ОСНОВЫ ПРИРОДНОЙ 
ЗАКВАСКИ МОЛОКА

О.Д. СИДОРЕНКО

Москва
ИНФРА-М
2022

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом 
профессионального образования в качестве учебного пособия 
для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки 
35.03.07 «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции», 
19.03.03 и 19.04.03 «Продукты питания животного происхождения»
 (протокол № 12 от 24.06.2019)

2-е издание, исправленное и дополненное

УДК 579.67(075.8)
ББК 28.4:36.95я73
 
С34

Сидоренко О.Д.
С34 
 
Микробиологические основы природной закваски молока : учебнометодическое пособие / О.Д. Сидоренко. — 2-е изд., испр. и доп. — 
Москва : ИНФРА-М, 2022. — 230 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/1150302.

ISBN 978-5-16-016451-9 (print)
ISBN 978-5-16-109763-2 (online)

В учебно-методическом пособии впервые обобщены знания об особенностях экологии лактобактерий природных заквасок разных географических зон России. Географические расы лактобактерий и дрожжей молочных национальных продуктов могут явиться источником новых, более 
резистентных к экстремальным факторам (в том числе лечебным препаратам) ферментов, которые будут востребованы в биотехнологии, медицине.
Дает принципиально важные предсказания, поддающиеся экспериментальной проверке. Показана перспектива лечения микробиома органов 
пищеварения — элиминирующая терапия бактериофагами, лактотерапия 
вместо химиотерапии.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения.
Предназначено для подготовки студентов биологических специальностей, агротехнологов, а также бакалавров по профилям «Технология производства, хранения и переработки продуктов животноводства» и «Природные закваски» по направлениям: 35.03.07 «Технология производства 
и переработки сельскохозяйственной продукции», 19.03.03 и 19.04.03 
«Продукты питания животного происхождения».

УДК 579.67(075.8)
ББК 28.4:36.95я73

Р е ц е н з е н т ы:
Хамнаева Н.И., доктор технических наук, профессор ВосточноСибирского государственного университета технологий и управления;
Иванов А.А., доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой физио логии, этологии и биохимии животных Российского государственного аграрного университета — МСХА имени К.А. Тимирязева

ISBN 978-5-16-016451-9 (print)
ISBN 978-5-16-109763-2 (online)

© Сидоренко О.Д., 2019
© Сидоренко О.Д., 2021, 
с изменениями

Данная книга доступна в цветном  исполнении 
в электронно-библиотечной системе Znanium.com

От автора

Считается, что книга на любую научную тему не имеет 
последней страницы. Представленный материал — начало 
размышлений о здоровом питании, в частности о молоке. 
Животное, его кормление в век химизации, технологии производства молочного продукта связаны с человеческим фактором, что обусловливает качество пищевых продуктов и является понятием социальным.
Известно, что в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) из нитратов и вторичных аминов могут образовываться нитрозамины, многие из которых обладают канцерогенными, мутагенными, тератогенными и иммунодепрессивными свойствами. 
Остаточные количества пестицидов и их метаболитов, разложение которых представляет собой многоступенчатый длительный процесс, могут сохраняться долго и влиять на биохимические процессы, происходящие в организме.
Безвредность пищевого продукта для молодого организма 
особенно важна. От действия химических веществ в силу 
своего неустоявшегося физиологического состояния сильно 
страдают дети. У них отсутствует физиологический барьер 
или недостаточно активен биохимический механизм детоксикации химических веществ.
Характеристики молока и ферментированных молочных 
продуктов можно найти в специализированных учебниках 
и учебных пособиях. Предлагаемое учебное пособие посвящено молодым технологам, которые, надеюсь, в перспективе будут производить эффективные профилактические 
и лечебные средства — молочные продукты для гастроэнтерологической практики, а ферментированные молочные продукты для антибиотикотерапии.
Назрела необходимость подготовки специалистов нового 
поколения, глубоко информированных в областях химии 
пищи, биохимии и микробиологии. Сохраняя биохимическую 

От автора

активность лактобактерий, они смогут создавать продукцию 
заданной защитно-корригирующей и точечной направленности, действующую на трофический гомеостаз организма 
конкретного человека и его ЖКТ.
Многолетний опыт работы на технологическом факультете РГАУ — МСХА имени К.А. Тимирязева, общение со 
студентами на семинарах, их острые вопросы заставили пересмотреть взгляды на физиологию микроорганизмов местных 
заквасок географических зон Российской Федерации, переоценить систему «микроорганизмы — питание — здоровье». 
За это большая благодарность всем, кто выполнял со мной 
научно-исследовательские дипломные работы и представлял 
исходный материал (закваски) из разных географических зон 
нашей страны.
Именно студенты уделяют большое внимание безопасности 
пищи, антибиотикотерапии, нарушению иммунитета, резистентности патогенов и т.п., что не могло не отразиться на содержании данного экспериментального материала. Поэтому 
приходится постоянно думать о месте микроорганизмов в природных системах как среде обитания их сообществ, формировании ценозов лактобактерий, их особенностях в зависимости 
от географических зон и важном значении ценных местных 
штаммов для решения широких производственных задач. Это 
первейшая цель молочной микробиологии.
Природные закваски представляют собой неисчерпаемый 
источник, из которого выделяют все известные, а также неизвестные (некультивируемые и покоящиеся) формы лактобактерий. В перспективе они станут областью фундаментальных 
исследований и непредсказуемых открытий. Стандартные 
микробиологические подходы не отражают наличия и многообразия форм клеток микроорганизмов молока и молочных 
продуктов.
Чтобы «встроить» в сферу деятельности технологов-микробиологов понимание среды обитания лактобактерий и изменений, вызываемых их деятельностью, надо хотя бы бегло 

От автора

рассказать о природных и биосферных системах; местных 
заквасках, сформированных в своей среде обитания на основе трофических связей микроорганизмов, включающих химические трансформации веществ, вызывающих сукцессию 
со сменой сообществ молока; взаимозависимости формирования геометрически-сукцессионного расположения бактерий 
в сгустке ферментированного молочнокислого продукта. В результате складывается мировоззрение, отличное от того, которое изложено в учебниках и учебных пособиях по общей 
микробиологии молока.
Каждая глава более или менее самостоятельна, но неизбежны повторы, а объем рисунков и экспериментального материала по природным закваскам молока просто необъятен. 
Признавая ведущую роль генетических механизмов в определении структуры и свойств местных заквасок, необходимо 
отметить исключительно высокую способность лактобактерий изменять свой метаболизм, а следовательно, и комплекс 
образующихся ферментов, зависящий от состава питательной 
среды и условий культивирования. В литературе можно найти 
множество примеров, наглядно иллюстрирующих образование продуктов обмена при изменении источников питания 
и мутагенезе клеток бактерий.
Книга не состоялась бы без коллектива кафедры технологии хранения и переработки продуктов животноводства 
РГАУ — МСХА имени К.А. Тимирязева.

Предисловие

Состояние здоровья и продолжительность жизни людей 
во многом определяются качеством питания и характером 
экологической среды. Анализ заболеваемости населения выявляет высокий уровень патологий, связанных с дисбактериозом (диатезом и аллергодерматозом у детей, функциональными расстройствами и заболеваниями ЖКТ), снижением 
иммунитета и т.п.
Заболевания во многом обусловлены нарушением нормального состава и функционирования микрофлоры кишечника, 
которой принадлежит значительная роль в процессах пищеварения и всасывания питательных веществ. Симбиотическая 
микрофлора — важный функциональный элемент внутренней 
среды человеческого организма. Наиболее действенным путем 
восстановления нормальных функций ЖКТ является употребление молочных продуктов лечебно-профилактической 
направленности с использованием бифидо- и лактобактерий. 
Аналитические исследования позволили найти связь между 
биохимическими структурами, которые естественным образом встречаются в ферментированных молочных продуктах, 
и их влиянием на здоровье.
Напряженность экологических условий, прием антибиотиков, таких как сульфаниламидные и другие антибактериальные препараты, широкое применение консервантов 
в производстве продуктов питания и многие другие факторы 
приводят к угнетению молочнокислых бактерий (МКБ) и нарушению микробных ценозов ЖКТ. Причем каждый вид бактерий может по-разному влиять на иммунную систему. Протекторные свойства гликопротеинов желудочной слизи при заболеваниях снижаются, создаются условия для размножения 
патогенных стафилококков, клебсиелл, а также Helicobacter 
pylori, которая, как в последнее время считают специалисты, 
ответственна за воспаления, возникающие в ответ на альте

Предисловие

рацию слизистой оболочки желудка. Образование язв четко 
связано с присутствием вирулентных штаммов, содержащих 
CagA-ген.
Механизм действия МКБ (лактобактерий) основан на активности и стабильности микробных ценозов желудочнокишечного тракта, определяемых иммобилизованным состоянием микроорганизмов, их высокой способностью изменять свой обмен, а следовательно, и комплекс образующихся 
ферментов, антибиотиков, витаминов и других метаболитов 
в зависимости от состава питательной среды, микросреды 
и условий жизнедеятельности не только в кишечнике целиком, 
но и в каждом отделе кишечника. Большую роль в проявлении 
антимикробного действия лактобацилл и бифидобактерий играет бактериоциногения микроорганизмов ЖКТ. Они могут 
быть сильными или слабыми антагонистами, но способны 
продуцировать белковоподобные антимикробные соединения 
(бактериоциноподобные субстанции с ингибирующей активностью).
В связи с этим в здравоохранении и здоровом питании 
важное место принадлежит разработке и реализации образовательных программ по безопасности пищевой продукции 
и рациональному питанию. Готовя высококвалифицированных специалистов и развивая у студентов гигиеническое 
и творческое мышление, важно стремиться к формированию 
у них профессиональных компетенций.
Для технологов важны теоретические знания в области гигиены, экологии питания и безопасности пищевой продукции. 
Населению следует обратиться к философии врачей древних 
цивилизаций: «Если вы почувствовали себя плохо, не спешите принимать таблетки, а обратите внимание на свой образ 
жизни и питание».
Первая серьезная теория энергетически сбалансированного 
питания возникла примерно 200 лет назад. На основе данной 
концепции были разработаны различные пищевые рационы 
для всех групп населения с учетом физических нагрузок, кли

Предисловие

матических и других условий, созданы новые пищевые технологии. Также были обнаружены ранее неизвестные аминокислоты, витамины и т.п. Затем появились «новые» механизмы 
пищеварения, были получены ранее неизвестные сведения 
о роли симбиотических микроорганизмов, обитающих в кишечнике, и их взаимоотношениях с организмом человека 
и т.п.
Однако пока мало говорится об экологии питания, роли 
местных традиционных продуктов питания и аборигенной 
микрофлоре. Это была бы новая дисциплина — «Гомеостаз 
желудка и гигиена питания», несущая знания об образе жизни 
и питании человека, информированности людей в области 
возникновения широкого спектра неинфекционных заболеваний (гипертонии, сахарного диабета, ишемической болезни 
сердца и др.), которые служат частой причиной утраты трудоспособности.
Особенностями пищевого статуса россиян в настоящее 
время являются избыточное потребление жиров, сахаров, 
солей; двухразовое питание с однообразным рационом и т.п., 
что нарушает соотношение фракций химуса (своеобразной 
биологической пленки), их функций и работу кишечника.
В соответствии с потребностью общества в здоровом питании и желанием познать отдельные проблемы производства 
молочной продукции с материалами использования природных заквасок разных географических зон Российской Федерации будет полезно ознакомиться не только студентам, 
но и специалистам пищевой промышленности и медицины.
Новый экспериментальный материал по лактобактериям 
природных заквасок и их роли в лечебно-профилактических 
продуктах будет востребован и полезен бакалаврам и магистрам. После изучения данного пособия студенты будут:
знать
— принципы функционирования лактобактерий природных заквасок молока в экосистеме и ареалы их распространения;

Предисловие

— закономерности их взаимодействия в ферментированном молоке и их влияние на тиксотропные свойства сгустка 
и организм человека;
— возможные механизмы существования лактобактерий 
в средах их культивирования и ЖКТ;
уметь
— применять на практике методы управления жизнедеятельностью лактобактерий природных заквасок при создании 
продуктов лечебного назначения;
— ориентироваться в разнообразии продуктов ферментируемого молока, управлять сукцессией микроорганизмов 
и их метаболизмом при использовании различных субстратов, 
а также прогнозировать эффект лактотерапии;
владеть
— методами улучшения качества природных заквасок лактобактерий и дрожжей для приготовления лечебно-профилактических продуктов и препаратов;
— навыками управления и практического использования 
приемов работы с чистыми культурами МКБ.

Глава 1. 
ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ДИВЕРГЕНЦИЯ 
СТРУКТУРЫ ПРИРОДНОЙ ЗАКВАСКИ

1.1. ПРИРОДНЫЕ ПОПУЛЯЦИИ 
МИКРООРГАНИЗМОВ

Жизнь существует в составе биосферы, где она взаимодействует с внешними факторами: космическими (в виде излучения Солнца) и геосферными. Взаимодействие обусловлено 
прежде всего биогеохимическими процессами.
Реакции растений, связанные с лучистой энергией, в естественных условиях всегда сопряжены с их переходом 
от вегетации к репродукции, изменением физиологического 
состояния и характера общего метаболизма. У растений 
устанавливается внутренняя суточная ритмика многих физиологических процессов и идет накопление определенных 
метаболитов (экссудатов) активными, вполне сформированными листьями.
Постоянство географических ареалов растений — важнейший экологический фактор их эволюции, значение которого в течение многих веков остается стабильным. Известна 
роль эпидермиса листа, который функционирует как селективный фильтр солнечной радиации, а наличие флавоноидов 
(клеточных пигментов) и других поглощающих соединений 
ослабляет поток ультрафиолетового излучения (УФ-излучения) в ткани листа более чем на 90%. Закономерности формирования микробных ценозов на поверхности растений, 
их локализация связаны с геофизикой ландшафта и продукционным процессом самих растений. Листья растений выделяют в окружающую среду доступные микроорганизмам химические соединения (органические и минеральные), которые