1.5 Метаболизм микроорганизмов

Питательное вещество попав внутрь клетки микроорганизма, участвует во множестве разнообразных химических реакции. Эти реакции, а также все остальные химические проявления жизнедеятельности микроорганизмов носят общее название метаболизма (обмена веществ). Метаболизм включает две группы жизненно важных процессов – катаболизм и биосинтез.

Катаболизм (энергетический обмен) – это процессы расщепления пищевых веществ – углеводов, жиров и белков, которые происходят в основном за счет реакций окисления, в результате чего выделяется энергия. У микроорганизмов различают две основные формы катаболизма – аэробное дыхание и брожение. При аэробном дыхании осуществляется полное разрушение органических веществ с выходом большого количества энергии и образованием бедных энергией конечных продуктов (СО₂, Н₂О). При брожении происходит неполный распад органических веществ с высвобождением незначительного количества энергии и накоплением богатых энергией конечных продуктов (этилового спирта, молочной масляной и других кислот). Высвобождающаяся при катаболизме органических веществ свободная энергия аккумулируется в форме энергии фосфатных связей аденозинтрифосфата (АТФ).

Биосинтез (конструктивный обмен) объединяет процессы синтеза макромолекул клетки (нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов) из более простых соединений, присутствующих в окружающей среде. Процессы биосинтеза связаны с потреблением свободной энергии, которая вырабатывается в результате аэробного дыхания или брожения (фотосинтезе или хемосинтезе) и поставляется в форме АТФ. Катаболизм и биосинтез протекают одновременно, многие реакции и промежуточные продукты являются для них общими.

1.6 Микрофлора продовольственного сырья и продуктов питания

На поверхностных частях растений постоянно присутствует разнообразная микрофлора, называемая эпифитной. На стеблях, листьях, цветах, плодах наиболее часто встречаются следующие неспоровые виды микроорганизмов: Bact, herbicola составляет 40% всей эпифитной микрофлоры, Ps. fluorescens - 40%, молочнокислые бактерии - 10 %, им подобные - 2 %, дрожжи, плесневые грибы, целлюлозные, маслянокислые, термофильные бактерии - 8 %.

Степень обсемененности свежеубранного зерна, крупяных сельскохозяйственных культур, и одной и той же культуры в течение нескольких лет выращивания значительно меняется в зависимости от загрязненности района выращивания. В 1 грамме доброкачественного зерна пшеницы, риса, ячменя, гречихи находятся тысячи и миллионы клеток микроорганизмов.

Качественный состав микрофлоры зерна: 90% всех микроорганизмов зерна составляют бактерии, 5-7% - споры плесневых грибов и 3% - дрожжи. Среди бактерий зерна преобладает Erwinia herbicola – бесспоровая, факультативно-аэробная палочка, которую называют гербиколой. Считается, что большое число клеток гербиколы на зерне является показателем хорошего качества зерна.

Встречаются момококки, молочнокислые бактерии, споровые аэробные палочки – Bacillus subtilis.

Среди плесневых грибов свежеубранного зерна преобладают Alternaria, Cladosporium, Ascochyt, которые называют полевыми плесенями. Среди плесневых грибов свежеубранного зерна мало пенициллов и аспергиллов.

По мере хранения зерна состав грибов изменяется: полевые плесени отмирают, а доминирующими плесенями становятся грибы из рода Penicillium и Aspergillus, которые называются плесянями хранения.

Жизнедеятельность микрофлоры зерновой массы зависит от температуры окружающей среды. Большинство бактерий и грибов, обитающих на зерне, относятся к мезофиллам, оптимальная температура развития которых 25-30^оС. Влияние температуры на развитие микроорганизмов в зерновой массе находится в зависимости от влажности зерна. Чем выше влажность зерна пшеницы, тем в более широких температурных диапазонах происходит развитие микроорганизмов.

При снижении температуры до 10^оС большинство мезофильных микроорганизмов прекращают активное развитие в зерновой массе. Понижение температуры в большинстве случаев лишь приостанавливает развитие микроорганизмов, но не вызывает их гибель.

Методы оценки качества зерна основаны на изменении органолептических показателей: запаха, цвета. Но они достаточно субъективны. Наиболее объективной оценкой качества зерна является степень зараженности его микроорганизмами, количественный и качественный состав которых может дать достоверный показатель качества зерна и спрогнозировать безопасность дальнейшего хранения.

Исследования образцов зерна из промышленных зернохранилищ показали, что начальные стадии его порчи связаны с ксерофитами (минимально потребляющие воду) Aspergillus restrictus Aspergillus glaucus. Более требовательны к влаге мезофиты – Aspergillus cfndidus, Aspergillus ochraceus, Aspergillus flavus, Penicillium – развиваются позднее, когда вследствие роста ксерофитов влажность зерна возрастает.

От микрофлоры перерабатываемого зерна зависит микрофлора муки и хлеба.

Микрофлора свежемолотой муки представлена микроорганизмами перерабатываемого зерна. Основная масса бактерий – 90% представлена Erwinia herbicola, в меньшей степени – споровыми бактериями Bacillus mesentericus и Bacillus subtilis. Реже обнаруживаются Bacillus pumilus, Bacillus cereus, микрококки, молочнокислые и уксуснокислые бактерии, дрожжи и споры плесеней. Плесени грибов представлены родами Penicillium и Aspergillus, реже мукоровыми.

При выходе из печи поверхность хлеба практически стерильна и лишь в мякише сохраняется какое-то число спор микроорганизмов. Но во время охлаждения, транспортирования, хранения и реализации хлеба споры могут прорасти, что приводит к микробной порче хлеба.

На микробиологической основе получают витамины, аминокислоты. Возможно использование бактериального белка. Кормовые дрожжи представляют собой хороший белково-витаминный корм. В дрожжах содержится легкопереваримый белок, провитамин D, а также витамины А, В, Е. Размножаются дрожжи очень быстро, поэтому в промышленных условиях удается получать большое количество дрожжевой массы при культивировании их на патоке или осахаренной клетчатке. В настоящее время в нашей стране сухие кормовые дрожжи готовят в большом количестве. Для их изготовления используется культура кормовых дрожжей.