Пищевая микробиология. Учебное пособие для студентов магистратуры по направлению подготовки 19.04.01 «Биотехнология» всех форм обучения

8.Чем обусловлено потеря активности нейтрофилов в кислой

среде?

9.Что называют антисептиком и какие химические вещества применяют для дезинфекции в пищевой промышленности?

10.Что такое осмофильные и галофильные микроорганизмы?

11.На каких принципах основано хранение пищевых продуктов?

12.Что называют термоустойчивостью микроорганизмов?

13.Как влияет концентрация веществ среды на микроорганизмы?

14.Что понимается под терминами «плазмолиз», «плазмоптис»?

15.Как влияет влажность среды на развитие микроорганизмоввозбудителей порчи сушеных продуктов при хранении?

16.На какие группы делятся микроорганизмы по отношению

ктемпературе?

17. Как влияют низкие температуры на вегетативные клетки

испоры бактерий в процессе хранения пищевых продуктов?

18.Приводят ли обычные приемы кулинарной обработки (варка, жарение) продуктов к их стерильности?

19.Чем обусловлена высокая термоустойчивость спор бактерий по сравнению с вегетативными клетками?

20.Чем асептики отличаются от антибиотиков?

21.Почему высушивание вызывает остановку размножения микроорганизмов?

22.В чем состоит закон минимума?

23.Как влияет на микроорганизмы концентрированные растворы кислот, щелочей?

24.Каков механизм действия на клетку солей тяжелых металлов?

25.Почему для анаэробных бактерий кислород является ядом?

26.Каковы причины остановки метаболизма при замораживании?

91

8.ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ПОРЧИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ. КОНСЕРВИРОВАНИЕ

Пищевые продукты могут портиться в результате микробиологических, физиологических или физических изменений. Основная причина порчи пищевых продуктов – микроорганизмы. Все микроорганизмы широко распространены в среде, быстро размножаются, способны питаться различными продуктами, споры их высоко устойчивы

книзким и высоким температурам.

Внастоящее время все шире изучают и используют различные способы воздействия на микроорганизмы для повышения сроков хранения пищевых продуктов.

При выборе способов воздействия на микроорганизмы учитывают их эффективность, совместимость с объектами, безвредность для человека продукции и окружающей среды, приемлемость для промышленных условий, автоматизации и механизации технологических процессов.

Основными принципами хранения пищевых продуктов (по Я. Я. Никитинскому) являются:

–биоз (bios – жизнь). На этом принципе основано хранение свежих фруктов и овощей. Для этого создаются условия, препятствующие развитию микроорганизмов путем понижения температуры до 5 °С

иподдержания определенной влажности, что позволяет сохранить естественный иммунитет. Хранение свежевыдоенного молока при низких температурах увеличивает продолжительность бактерицидной фазы;

–абиоз (abiosis – отрицание, уничтожение жизни) достигается физическими и химическими способами. К ним относятся использование высоких температур (пастеризация, стерилизация), добавление антисептиков, облучение различными формами лучистой энергии, применение антибиотиков, обработку ультразвуком, фильтрование жидкостей с помощью стерилизующих фильтров. Продукты могут храниться в герметичной упаковке длительное время;

–анабиоз (anabiosis – подавление жизни). Методы хранения, основанные на принципе анабиоза направлены на приостановление жизнедеятельности микробов в продуктах. Создаются такие условия, при которых микроорганизмы могут оставаться живыми, но не активными. К таким методам относятся охлаждение и замораживание, сушка, вяление, добавление к продукту соли, сахара, создающих высокое осмотическое давление, повышение кислотности продукта путем

92

добавления уксусной кислоты (маринование), создание анаэробных условий, предотвращающих развитие наиболее активных возбудителей порчи – аэробных микроорганизмов (хранение продуктов в газонепроницамом упаковочном материале, вакуумной упаковке, в атмосфере азота);

– ценоанабиоз – принцип хранения, при котором консервирующее вещество вырабатывают сами микроорганизмы. Основан этот принцип на антагонистических взаимоотношениях микроорганизмов: создаются условия для развития полезных микроорганизмов и тем самым подавляется развитие микроорганизмов – возбудителей порчи. При этом полезные микроорганизмы не только не портят продукт, а даже улучшают его пищевые и вкусовые достоинства. На этом принципе основано квашение овощей, производство кисломолочных продуктов.

Антибиотики. Фитонциды. Во многих случаях губительное действие микробов-антагонистов связано с выделением специфических биологически активных химических веществ – антибиотиков (анти – против, биос – жизнь). Продуцентами антибиотиков являются некоторые грибы, а также бактерии, чаще актиномицеты.

Характер действия антибиотических веществ на клетки разнообразен. Одни из них задерживают рост и развитие микроорганизмов, другие вызывают их гибель.

В пищевой промышленности для продления сроков хранения пищевых продуктов разрешено использовать только некоторые антибиотики (нистатин и биомицин) и только в ограниченных случаях (например, при транспортировании на дальние расстояния) для сырых продуктов (мясо, рыба), которые в последующем сохраняются на холоде. Ведутся также исследования по использованию специального антибиотика – низина, который не применяется в медицине. Продуцентами низина являются молочнокислые стрептококки. Низин является ингибитором роста стафилококков, многих стрептококков и анаэробных термостойких споровых бактерий рода Clostridium.

Антибиотические вещества вырабатываются не только микроорганизмами, но также растениями и животными.

Фитонциды – антибиотические вещества растительного происхождения. Химическая природа фитонцидов разнообразна. Антимикробным действием обладают многие вещества, находящиеся в растениях: эфирные масла, гликозиды, антоцианы, дубильные вещества и многие другие соединения.

93

Антимикробные свойства имеют также многие овощи и пряности. Так, из чеснока и лука выделен аллицин, из репы и редьки – рапин, из томатов – томатин. В настоящее время ведутся исследования по использованию фитонцидов при хранении пищевых продуктов.

К антибиотическим веществам животного происхождения относятся:

лизоцим – белковое вещество, содержащееся в яичном белке, слезах, слюне, рыбной икре. Лизоцим не только убивает чувствительных к нему бактерий, но и растворяет их;

эритрин – вещество, получаемое из эритроцитов крови животных. Проявляет бактериостатическую активность в отношении стрептококков и стафилококков;

экмолин – получен из тканей рыб. Активен в отношении бактерий, вызывающих кишечные заболевания;

памалин – получен из слюнных желез крупного рогатого скота. Обладает бактерицидной и фунгицидной активностью.

Эффективность всех мероприятий, направленных на предупреждение порчи пищевых продуктов, во многом зависит от соблюдения общих санитарно-гигиенических требований и выполнения установленного режима хранения, товарной обработки и переработки.

При обращении с продуктами питания следует оказывать максимум доверия своим органам чувств: зрению, обонянию, осязанию, вкусу (а иногда и слуху, например если вы имеете дело с бомбажными консервами).

Признаки порчи мяса. Хотя мясо в охлажденном состоянии хранится в холодильнике не более недели, вам следует знать основные признаки его порчи. Например, если в глубоких частях мясо приобретает неприятный кисловатый запах, то это один из видов порчи, называемый загаром мяса. Если при неглубоком загаре мясо разрезать на куски и проветрить, признаки загара исчезнут. Но имейте в виду, что срок допустимого хранения разрезанного на куски мяса уменьшится до двух суток.

Другой вид порчи мяса – плесень. Мясо, пораженное плесенью, становится непригодным в пищу. Гнилостная порча вызывает изменение запаха. Вначале он слабый, неприятный, с кисловатым оттенком, а затем отвратительный, гнилостный. Изменяется и цвет мяса: в начальной стадии гниения оно становится коричневым, затем приобретает свинцово-серый оттенок и на глубоких стадиях – зеленоватый цвет. Пораженное гнилостной порчей мясо в пищу непригодно.

94

Наиболее ранним признаком микробной порчи мяса является появление слизи на его поверхности. Такое мясо еще можно употреблять в пищу, предварительно удалив с него пораженные слизью участки.

Признаки порчи жиров. Порчу животных жиров лучше всего определять по изменению цвета. Цвет говяжьего жира – от бледножелтого до желтого, бараньего – от белого до бледно-желтого, костного – от белого до желтого, птичьего – белый или светло-желтый (гусиный, утиный), желтый различной интенсивности (куриный). Появление зеленоватого оттенка свидетельствует об окислении жира. Желтая окраска свиного жира – внешний признак прогоркания. Нормальный, не окисленный животный жир имеет приятный поджаристый запах.

При длительном хранении сливочного масла на его поверхности появляется слой более темного цвета, чем естественный цвет продукта. Это так называемый штафф – порок масла, возникающий в результате окисления и частичного подсыхания (обезвоживания) его поверхности. Появление штаффа сопровождается возникновением прогорклого запаха и вкуса масла. Перед употреблением такого масла надо тщательно срезать ножом штафф с его поверхности. Штафф непосредственно в пищу употреблять нельзя. Но его можно переработать в топленое (русское) масло. Такое масло более устойчиво к окислению. А чтобы топленое масло хорошо сохранялось, надо заполнять им сосуд полностью, не оставляя пустот для воздуха. Если топленое масло теряет характерный для него желтый цвет, значит, оно начинает портиться.

Порча маргарина в процессе хранения сходна с порчей сливочного масла. Те же пороки: окисленный, прогорклый и салистый вкус и запах.

Признаки порчи яиц. Есть несколько характерных признаков порчи (брака) яиц в результате заражения микроорганизмами. «Тумак» плесневый вызывается плесенью в условиях повышенной влажности воздуха, даже при низких температурах хранения. Плесень через поры в скорлупе проникает на подскорлупную пленку и покрывает ее поверхность черными пятнышками (брак «мелкое пятно»). Постепенно пятна увеличиваются (брак «большое пятно») и при дальнейшем развитии сливаются в сплошной плесневый покров. Яйцо делается непрозрачным на свет и приобретает неприятный специфический запах плесени. В этом случае яйцо нельзя использовать в пищу.

«Тумак» бактериальный вызывается гнилостными бактериями, разжижающими белок и придающими ему зеленоватую окраску.

95

В дальнейшем появляется гнилостный запах, желток всплывает и присыхает к скорлупе, белок смешивается с желтком, образуется грязномутная жидкость, которая затем темнеет. Такое яйцо имеет скорлупу темного цвета, совершенно непрозрачно на свет. Через скорлупу наружу проникают сероводородные газы с неприятным запахом. Такое яйцо в пищу непригодно, его надо немедленно удалить, чтобы не заражались другие яйца.

Различные виды брака яйца образуются в результате механических повреждений; если на скорлупе есть трещина, но подскорлупная пленка не повреждена и содержимое яйца по виду и запаху не вызывает сомнений, то его можно использовать в пищу после предварительной тепловой обработки, но не в сыром виде. «Красюк» образуется вследствие старения яйца: желточная пленка раскрывается и желток смешиваетсясбелком. «Красюк» дляиспользованиявпищунепригоден.

Признаки порчи молока, сливок и сливочных напитков.

Молочные продукты, упакованные на молочных комбинатах в герметичную тару, прошедшие жесткий контроль на предприятии, при соблюдении условий и сроков хранения в целом не представляют опасности для здоровья: хлевный запах и солодовый привкус; привкус и запах моющих и дезинфицирующих средств; затхлый, гнилостный привкус или запах, слабокислый или кислый вкус; любой посторонний «подозрительный» вкус и запах.

Перед помещением в холодильник обязательно прокипятите его. Но ни в коем случае нельзя ставить горячее и даже теплое молоко

вхолодильник, оно должно сначала остыть до комнатной температуры

внадежно закрытом сосуде.

Признаки порчи растительных продуктов. Особенно нежные плоды и ягоды в наибольшей степени подвержены порче под действием содержащихся в них микроорганизмов и ферментов. Кроме того, некоторые бактерии в процессе своей жизнедеятельности выделяют яды (токсины). Среди них особую опасность представляют бациллы ботулинуса. При понижении температуры до уровня хранения жизнедеятельность микроорганизмов в охлажденном состоянии затормаживается, и активность содержащихся в них ферментов снижается. Но часть микроорганизмов приспособилась к существованию при пониженных температурах: они способны развиваться при хранении продуктов в плюсовой камере. Процессы гниения растительных продуктов и есть основной вид порчи (брака).

Другой вид порчи – усушка, сморщивание кожицы и потеря товарного вида из-за хранения в атмосфере с пониженной влажностью.

96

Третий вид порчи – загар плодов, появление на их поверхности бурых и коричневых пятен. Чаще всего это наблюдается при неправильном хранении продуктов в герметичной таре – они «задыхаются» от недостатка кислорода и избытка углекислого газа в закрытом объеме. У косточковых плодов (сливы, апельсины) происходит отслаивание косточек – результат действия низких температур. Для растительного сырья в процессе хранения низкие температуры (ниже допустимых) опасны так же, как и повышенные (исключение составляют некоторые сорта яблок).

Основной вид профилактики порчи растительного сырья при его хранении в плюсовой камере – периодический осмотр и удаление из холодильника испорченных экземпляров во избежание заражения

ипорчи оставшихся продуктов. При таких осмотрах, как и при подготовительных операциях, к вашим зрению, обонянию и вкусовым железам должно прийти на помощь осязание. Если в плодах с плотной кожицей (яблоки, груши, мандарины, апельсины) пальцы обнаружат мягкие места, постарайтесь убрать этот плод от других продуктов

ииспользовать в ближайшее время, если, конечно, у него нет других, более серьезных пороков.

Признаки порчи консервов. Если крышка банки вспучена (вздута), значит, вы держите в руках наиболее распространенный вид брака – биологический бомбаж. Такие консервы в пищу употреблять нельзя. И бесполезно содержимое жарить или тушить – его уже не исправишь.

По подтекам на поверхности банки можно определить ее негерметичность, такие консервы также нельзя использовать в пищу. При обнаружении пятен ржавчины или нарушения внутреннего покрытия нельзя использовать консервы в пищу – в них может оказаться повышенное содержание солей олова, железа или других металлов.

Не рекомендуется оставлять остаток пищи в банке, необходимо переложить остаток в стеклянную посуду, плотно закрыть крышкой

ипоставить в самую холодную часть плюсовой камеры холодильника

ихранить не более суток. Перед употреблением этот остаток нужно подвергнуть тепловой обработке (прожарить или сварить). Эти тре-

бования распространяются для хранения и потребления рыбных

имолочных консервов.

Кмолочным консервам относится сгущенное молоко с сахаром, кофе со сгущенным молоком, сухие молочные продукты. Длительное хранение молочных консервов при плюсовой температуре может сопровождаться появлением пороков.

97

Например, в сгущенном молоке с сахаром развиваются пороки загустевания, потемнения, мучнистости, сырный и салистый привкусы. Молочные консервы с такими пороками не рекомендуются в пищу.

Причина порчи консервированных в домашних условиях растительных продуктов – недостаточное время стерилизации и негерметичная укупорка крышек на банках. Выделяющиеся в результате метаболизма микробов газы повышают давление в воздушном пространстве банки. Если банка стеклянная и укупорена жестяной крышкой, то при микробной порче будет заметно вздутие крышки.

Профилактика пищевых отравлений состоит:

в строгом соблюдении санитарно-гигиенического режима на предприятиях пищевой промышленности;

в соблюдении правил, предотвращающих инфицирование микроорганизмами перерабатываемого сырья, полуфабрикатов и готовой продукции;

в соблюдении режимов хранения пищевого сырья и технологических режимов его переработки;

в соблюдении условий хранения, транспортирования и реализации продуктов;

в борьбе с грызунами, мухами; в периодическом медицинском обследовании работников;

в систематическом микробиологическом контроле производства по утвержденным схемам.

Пищевые продукты могут испортиться и в результате активности ферментов, находящихся в них. С этим связано потемнение продукции, разрыхление мякоти, появление пятен па плодах и т. д. Это часто наблюдается при храпении плодов, когда развиваются физиологические заболевания.

Продукцию можно сохранить от микробиологической и физиологической порчи двумя способами:

– совершенно изолировать продукты от действия микроорганизмов и ферментов, уничтожив их в продукте и исключив затем доступ извне;

– не уничтожая микроорганизмы и ферменты в продукте, подавить их жизнедеятельность.

Качество продукции может ухудшиться и в результате замораживания, запаривания, загрязнения или химических реакций. Например, потемнение сока яблок в результате реакции дубильных веществ

ссолями железа.

98

8.1. ВИДЫ КОНСЕРВИРОВАНИЯ

Применяемые методы консервирования продуктов можно объединить в три группы: физические химические и микробиологические.

Физические методы. Основной метод консервирования – обработка герметически укупоренных продуктов нагреванием. Большинство микроорганизмов погибает при температуре 110...120 °С, многие (не образующие спор) при 60...100 °С. Однако некоторые термостойкие бактерии сохраняются при нагревании даже до 130 °С.

Прогревание консервов при температуре до 100 °С называют пастеризацией, а при температуре 100 °С и выше – стерилизацией. Продолжительность нагрева зависит от химического состава сырья (особенно от кислотности), его консистенции, объема, вида тары и др.

Консервирование пищевой продукции в герметически укупоренной таре возможно и стерилизацией токами высокой частоты (ТВЧ), при которой в результате колебательного движения заряженных частиц продукта происходят быстрое прогревание консервов

игибель микроорганизмов. При этом исключается длительный нагрев сырья, и продукция получается более качественной. Продолжительность нагрева 1–2 мин, иногда несколько секунд. Токами ВЧ пастеризуют компоты и соки в стеклянной таре, когда требуется нагрев не свыше 100 °С. Стерилизацию консервов токами ВЧ применяют ограниченно из-за сложности оборудования.

Внастоящее время ведут широкие исследования по стерилизации консервов с помощью ионизирующих излучений, исключающих нагрев продуктов. Микроорганизмы при облучении очень быстро гибнут, а их споры теряют способность развиваться.

Для консервирования соков и пюреобразных продуктов при-

меняют асептический (обеззараживающий) метод консервирования.

Сущность метода заключается в том, что сок или пюре кратковременно прогревают в потоке при температуре 130–160 °С, охлаждают

ив асептических условиях разливают в стерильную тару. Кратковременный нагрев (от нескольких секунд до 2–3 мин) убивает микроорганизмы, не изменяя при этом химического состава продукта.

Сушка дает возможность довести содержание воды в продукте до такого количества, при котором микроорганизмы уже не могут развиваться. Например, для развития бактерий требуется не менее 30 %, а плесеней – 15 % влаги. Сушка является самым древним способом консервирования и в настоящее время она продолжает совершенствоваться.

99

Например, сейчас используют сублимационную сушку (сублимация – испарение льда при низких отрицательных температурах в вакууме). Проводят ее в аппаратах-сублиматорах с последующим досушиванием при температуре около 40 °С. При этом получают сушеные продукты наиболее высокого качества. Многие микроорганизмы, особенно их споры, остаются в сушеных продуктах, и если важность продуктов повысится, то микроорганизмы начинают развиваться и портят их. Поэтому необходима герметизация высушенной продукции (особенно с остаточным содержанием влаги 4...5 %) или хранение в сухих хранилищах и складах.

Замораживание плодов и ягод при температуре минус 25–35 °С

ипоследующее хранение замороженной продукции при минус 18 °С приостанавливают все физиологические процессы и деятельность микробов, но не уничтожают их. Поэтому для сохранения качества этого вида продуктов необходимо строго соблюдать условия их хранения и быстро использовать в пищу после размораживания. По качеству замороженные плоды и ягоды мало отличаются от свежих.

Охлаждение – это обработка и хранение свежих продуктов при температуре около 0 °С. Клеточный сок при этом не замерзает, но замедляются биохимические процессы, приостанавливается развитие микроорганизмов.

Консервирование высоким осмотическим давлением происхо-

дит при использовании в больших концентрациях сахара (около 65 %)

исоли (более 10 %), развивается высокое осмотическое давление, микроорганизмы обезвоживаются и не могут развиваться. Поэтому консервы необходимо укупоривать.

Кфизическим методам относят и стерилизацию фильтрованием, но тогда необходимо дополнительное нагревание или охлаждение.

Химические методы основаны на применении различных химических веществ, губительно действующих на микроорганизмы. К ним относятся антисептики – вещества, подавляющие развитие микроорганизмов.

Наиболее распространенный антисептик – диоксид серы (сернистый ангидрид), или 0,1–0,2%-я сернистая кислота. Этот метод консервирования называется сульфитацией. Диоксид серы подавляет бактерии, меньше – на плесени и дрожжах. Он ядовит, поэтому сульфитированное сырье является полуфабрикатом и используется для переработки после удаления диоксида серы нагреванием (десульфитацией).

100