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

неподвижны, стойки к высушиванию. Образуют микрокапсулы, продуцируют желтый, золотистый и другие пигменты. Являются факультативными анаэробами. Нетребовательны к питательным средам, хорошо растут на простых средах, дают пигментные колонии.

Стафилококки являются представителями нормальной микрофлоры человека. Во внешнюю среду попадают при кашле, чихании, разговоре, а также из гнойничковых ран на коже, из мест воспалений. Главным источником являются люди с гнойничковыми поражениями кожи или имеющие инфекции дыхательных путей (ангины, риниты, фарингиты).

Отравление возникает при попадании и размножении в пищевых продуктах. Являются возбудителями стафилококковой пневмонии, стафилококка новорожденных, сепсиса, пузырчатки.

Возникновение отравления обусловлено накоплением энтеротоксина в пищевых продуктах. Инкубационный период при стафилококковых отравлениях обычно составляет до четырех часов. Заболевание начинается с тошноты, после чего появляются рвота, боль в подложечной области. Температура повышается до 40 °С с ознобом. Понос наблюдается менее чем в 50 % случаев. У взрослых летальных исходов не наблюдается, но у детей они возможны.

Оптимальные условия для токсинообразования создаются при температуре 25–37 °С и рН 6,8–9,5. При температуре 4–6 °С и понижении кислотности среды до рН 5,0 и ниже рост стафилококков и образование токсина прекращаются. Стафилококки весьма устойчивы к неблагоприятным факторам. Они погибают при температуре 80 °С через 20–30 минут. Энтеротоксин стафилококков очень термостабилен и разрушается при нагревании до 100 °С в течение 1,5–2 часов.

Причиной стафилококковых отравлений чаще всего являются молочные продукты: творог и творожные изделия, сычужные сыры, молодая брынза, мороженое и пирожные с кремом. Пищевые продукты, зараженные стафилококками, обычно не имеют внешних признаков порчи, чем опасны в употреблении. Источниками контаминации молока стафилококками могут быть животные, больные маститом, работники с гнойничковыми заболеваниями на коже рук, загрязненное оборудование и воздух.

Наибольшую опасность представляют виды, образующие золотистый пигмент – Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк). Оптимальная температура роста токсина 37 °С, а образуется токсин при температуре выше 4 °С. Стафилококки хорошо выдерживают нагревание до 70 °С, а при 80–85 °С погибают только через 20–25 мин.

41

Эти возбудители широко распространены в природе, постоянно встречаясь в воздухе и пыли.

Чувствителъность человека к токсину стафилококков очень высокая – отравление наступает у 90 % людей, которые употребляли зараженную пищу.

Профилактической мерой против развития стафилококков в продуктах является строгое соблюдение температурных режимов и сроков хранения продуктов.

Стрептококки. Относятся к семейству Streptococcaceae, роду

Streptococcus.

Энтерококки, или фекальные стрептококки Streptococcus faecalis, представляют собой грамположительные кокки, расположенные попарно или цепочками. Факультативные анаэробы спор не образуют. Растут при 10–45 ºС в бульоне в присутствии 6,5 % NaCl и 40 % желчи. Хорошо переносят замораживание и кислую среду, устойчивы к высушиванию. Погибают при 60 ºС через 30 мин.

Энтерококки входят в состав нормальной микрофлоры кишечника человека и теплокровных животных. Обладают антагонистическими свойствами по отношению к возбудителям кишечных инфекций. Отравления могут быть вызваны разными продуктами (студни, салаты, сосиски, отварная рыба, мясо и др.). Обнаружение энтерококков служит одним из критериев фекального загрязнения воды, а также пищевых продуктов.

Не растут на питательных средах. Наибольшее значение в развитии инфекционных заболеваний имеют:

S. pyogenus – возбудитель специфической стрептококковой инфекции;

S. pneumonia – возбудитель пневмонии, может вызывать ползучую язву роговицы, отиты, сепсис;

S. agalactia – может входить в состав нормальной микрофлоры влагалища; инфицирование новорожденных приводит к развитию

уних сепсиса и менингита;

S. salivarius, S. mutans, S. mitis – входят в состав нормальной микрофлоры полости рта; при дисбиозе ротовой полости являются ведущими факторами в развитии кариеса.

Клебсиеллы. Род Klebsiellа включает в себя несколько патогенных для человека видов. Наиболее значимы K. pneumoniae, K. ozaenae, K. rhiпоscleromatis. Это грамотрицательные палочки средней величины, не образующие спор. Факультативные анаэробы. Не имеют жгутиков, неподвижны. Относятся к истинно-капсульным бактериям

42

образуют полисахаридную капсулу в организме и на питательных средах.

Клебсиеллы нередко обнаруживаются на коже и слизистых оболочках, в связи с чем возможно развитие эндогенной инфекции. Но экзогенное заражение встречается чаще. Источниками инфекции могут быть больной, бактерионоситель, объекты внешней среды. Пути передачи – воздушно-капельный, контактно-бытовой.

K. pneumoniae может вызывать у человека пневмонию, поражение суставов, мозговых оболочек, мочеполовых органов, гнойные послеоперационные осложнения, сепсис. K. ozaenae поражает слизистую оболочку верхних дыхательных путей и придаточных пазух носа, вызывая их атрофию. K. rhinoscleromatis поражает слизистую оболочку носа, бронхи, глотку, гортань. Клебсиеллы устойчивы к факторам внешней среды, благодаря капсуле длитетельно сохраняются в воде, на предметах, в помещениях. Обладают выраженной сахаролитической активностью, ферментируют углеводы с образованием кислоты и газа.

Особенностью бактериальных интоксикаций является то, что при развитии возбудителей в продукте не происходит изменения его органолептических свойств.

Микотоксикозы. Пищевые интоксикации грибковой природы (микотоксикозы) обусловлены развитием грибов, образующих микотоксины и афлотоксины. Это грибы родов Fusarium, Aspergillus, Penicillium.

Микотоксикозы (от греч. myces – гриб + токсикоз) – пищевые отравления, обусловленные попаданием в организм микотоксинов.

Микотоксины чаще обнаруживаются в растительных продуктах. Однако особо следует обращать внимание на обнаружение микотоксинов в продуктах животного происхождения (мясо, молоко, молочные продукты, яйца). Эти продукты представляют наибольшую опасность, так как микотоксины присутствуют в них без видимого роста плесени.

Афлатоксины – наиболее опасные из микотоксинов, вырабатываются многими микроскопическими грибами. Но наиболее известны и изучены афлотоксины гриба Aspergillus. Обнаружены в продуктах как растительного, (на зерне злаков, сухих фруктах и овощах, арахисе), так и животного (в молоке, мясе, сыре) происхождения. Они термостойки, обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, сильные иммунодепрессанты. При остром афлатоксикозе в первую очередь поражается печень, затем нарушаются функции нервной системы, сопровождающиеся судорогами, параличом, атаксией. Токсическое

43

действие афлатоксинов обусловлено их взаимодействием с ДНК, РНК и белками.

Патулин – второй из наиболее часто встречающихся микотокси-

нов. Продуцируется грибами Penicillium patulum, Penicillium expansum.

Патулин часто обнаруживается в заплесневелых яблоках, облепихе, фруктах, ягодах, овощах. Он ингибирует синтез белка, ДНК, РНК и ферментов, содержащих в активном центре группу SH.

Трихотецены. Наиболее широко распространенными являются микотоксины, продуцируемые грибами родов Trichothecium, Stachibotris, Trichoderma, Fusarium (Fusarium sporotrichiella, Fusarium solani, Fusarium graminearum). Трихотецены ингибируют синтез белков

вэукаиотической клетке животных и людей, которое проявляется как анемия и иммуносупрессия, кровотечения, рвота, некрозы слизистых оболочек и дерматиты. Они действуют на кроветворные органы, центральную нервную систему, вызывают лейкопению, геморрагический синдром.

Зеараленон и его производные. К этой группе относятся 15 микотоксинов. Основным продуцентом зеараленона является гриб Fusarium graminearum. Он часто обнаруживается в кукурузе, иногда

впшенице, ячмене, овсе, сорго, а также в масле и крахмале, полученном из кукурузы, содержащей зеараленон. Употребление продуктов, контаминированных зеараленоном, приводит к общему отравлению организма.

Охратоксин. Обнаружение токсичности гриба Aspergillus ochraceus привело к выделению трех химически родственных токсических метаболитов – охратоксинов А, В и С. Охратоксин А является производным кумарина. Он продуцируется преимущественно грибом

A. ochraceus, а также грибами рода Penicillium: P. viridicatum, P. variabile, P. cyclopium. Охратоксины ингибируют синтез белка, нарушают обмен гликогена.

Фумонизины. К ним относится группа микотоксинов, продуци-

руемых плесневыми грибами Fusarium moniliform и Fusarium proliferatum, обладающих канцерогенным действием и вызывающих цирроз печени. Он препятствует синтезу жиров из группы сфинголипидов, что нарушает метаболизм жиров в организме.

Особенности большинства митотоксинов: термостойкость (выдерживают все виды кулинарной обработки продуктов); высокая токсичность (способность вызывать злокачественные перерождения тканей организма). Приведем несколько примеров микотоксикозов.

44

Алиментарно-токсическая алейкия возникает при употреблении

впищу продуктов переработки зерна хлебных злаков, перезимовавших

вполе и несвоевременно убранных, пораженных грибом Fusarium sporotrichiella.

Пьяный хлеб – следствие употребления хлеба, выпеченного из муки, полученной из зерна, пораженного грибом Fusarium graminearium.

Эрготизм – возникает в результате потребления продуктов из зерна, загрязненного склероциями спорыньи. В рожках содержатся алкалоиды лизергиновой кислоты и клавиновые производные

Отравление проявляется в виде судорог, конвульсий, поражения центральной нервной системы, острого гастроэнтерита. В тяжелых случаях наблюдаются галлюцинации, расстройство сознания, эпилептические судороги (отсюда название «злая корча»).

Таким образом, пищевые интоксикации грибковой природы (микотоксикозы) имеют различные клинические проявления и специфические механизмы нарушения метаболизма, но все они основаны на негативном воздействии токсинов разной химической природы на органы и ткани человека.

Контрольные вопросы и задания

1.Назовите отличия пищевых инфекций от пищевых отравлений.

2.Что называют патогенными микроорганизмами?

3.Перечислите основные свойства условно-патогенных микроорганизмов.

4.Дайте определение понятию «условно-патогенные микроорганизмы».

5.Какой тип питания у патогенных и условно-патогенных микроорганизмов?

6.Дайте определение понятиям «патогенность», «вирулентность».

7.Дайте определение понятию «токсигенность».

8.Какие виды токсинов образуют патогенные и условнопатогенные микроорганизмы?

9.Расскажите о химической природе экзо- и эндотоксинов.

10.Назовите источники и пути передачи инфекции.

11.На какие группы делятся пищевые инфекции? Назовите виды пищевых инфекций.

12.Перечислите меры профилактики пищевых инфекций.

45

13.Назовите и охарактеризуйте условно-патогенные микроорганизмы, которые являются возбудителями токсикоинфекций.

14.Какие токсикоинфекции вызываются патогенными микроорганизмами?

15.Назовите интоксикации бактериальной природы и охарактеризуйте возбудителей этих отравлений.

16.Какие интоксикации грибковой природы известны?

17.Какие существуют меры профилактики против пищевых отравлений?

18.Что называют микотоксикозами? Что относят к продуцентам микотосикозов, какую опасность они представляют?

19.Назовите главное отличие бактериальных токсикоинфекций от микотоксикозов.

20.Какие токсины поражают нервную систему человека?

46

4. ХАРАКТЕРИСТИКА МИКРОФЛОРЫ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Естественным местообитанием молочнокислых бактерий являются поверхность растений, желудочно-кишечный тракт, молоко и молочные продукты, места разложения растительных остатков, навоз. В природе молочнокислые бактерии представлены в виде шаровидных (кокков) и палочковидных (лактобактерий) форм. Они подразделяются на гомоферментативные, образующие при сбраживании сахаров в основном молочную кислоту, и гетероферментативные, которые наряду с молочной кислотой образуют большое количество побочных продуктов (уксусная кислота, углекислый газ, ароматические вещества, этиловый спирт и др.).

Молочнокислые бактерии очень требовательны к питательной среде. Они нуждаются в полном наборе аминокислот, витаминах группы В, компонентах нуклеиновых кислот (пуриновых и пиримидиновых основаниях). Все они факультативные анаэробы, грамположительные, неподвижные, спор и капсул не образуют. Особенности молочно-кислых бактерий следующие: способность к росту на среде с низким значением рН от 5,5 до 8,8 (и даже 2,9–3,2), высокая спиртоустойчивость (18–24 %).

Шаровидные молочнокислые бактерии называют молочно-

кислыми стрептококками, так как они относятся к семейству Streptococcus, которое представлено тремя родами – Lactococcus, Leuconostoc, Streptococcus.

Род Lactococcus включает пять видов, типовым является Lactococcus lactis (молочный лактококк). Он объединяет три подвида: Lac. lactis – молочный лактококк (в данный подвид отнесен также ароматообразующий вариант, ранее называемый Str. diacetylactis,

а сейчас – Lac. diacetylactis), Lac. cremoris (сливочный стрептококк) и Lac. hordniae.

Лактококки являются в основном гомоферментативными бактериями, за исключением биовара Lac. diacetylactis, который образует ароматические вещества – диацетил и ацетоин, и способны усваивать соли лимонной кислоты. Лактококки представляют собой овальные клетки, расположенные попарно или в виде коротких цепочек. Клетки

Lac. diacetylactis несколько мельче, чем клетки Lac. lactis и Lac. cremoris, часто образует длинные цепочки.

Лактококки – факультативные анаэробы, но в присутствии кислорода продолжают процесс брожения, то есть анаэробного

47

дегидрогенирования, растут на средах с низким значением рН – от 5,5 до 8,8, некоторые – при рН 2,9–3,2. По отношению к температуре являются мезофильными микроорганизмами. Оптимальная температура для роста – 30 С, температурный диапазон – 10–45 С. Растут на средах с добавлением аминокислот, гидролизатов белков мяса, казеина, витаминов, поэтому к средам добавляют различные питательные экстракты. Характерная особенность лактококков – высокая спиртоустойчивость (15–24 %). Ферментируют углеводы с образованием молочной кислоты, но, как правило, без газа. Lac. lactis – активный кислотообразователь. Свертывает молоко.

Многие штаммы Lac. lactis за 4–7 часа, кислотность достигает 120 С, продуцируют антибиотик – низин, подавляющий стрептококки (но не энтерококки), стафилококки, микрококки, но не обладают бактерицидным действием в отношении грамотрицательных бактерий.

Lac. lactis используется в заквасках при производстве кисломолочных продуктов, сыров, кисло-сливочного масла.

Lac. cremoris обладает более слабой энергией кислотообразования. Отдельные штаммы синтезируют антибиотик – диплококцин, устойчивый к высоким температурам в кислой среде и обладающий антагонистической активностью по отношению к другим штаммам и частично к золотистому стафилококку.

Lac. cremoris входит в состав заквасок для сметаны, творога, масла, сыров. Lac. diacetylactis продуцирует фермент цитритазу, которая расщепляет цитраты с образованием диоксида углерода и ароматических веществ – ацетоина и диацетила.

Lac. diacetylactis – слабый кислотообразователь, энергия кислотообразования – более 16 часов, кислотность – 70–100 С. При развитии данного микроорганизма сгусток имеет специфический запах, что важно для ароматизации масла, сливок, пахты и сыра.

Lac. diacetylactis используется при производстве молочных продуктов, где требуется сильное кислото- и ароматообразование (при приготовлении сыра, масла, творога, сметаны, простокваши).

Род Leuconostoc объединяет 9 видов, из которых в молочной промышленности значение имеет вид Leu. mesenteroides, включаю-

щий три подвида – Leu. dextranicum, Leu. cremoris, Leu. mesenteroides.

Leu. cremoris имеет клетки, которые обычно выстраиваются

вдлинные двойные цепочки. При культивировании в молоке или на средах с добавлением молока большинство штаммов образуют коккоподобные клетки в коротких цепочках. При культивировании

вбульоне клетки могут принимать вид палочек.

48

Лейконостоки имеют сферические, несколько вытянутые клетки, располагающиеся парами или цепочками, на плотных средах образуют мелкие гладкие круглые серовато-белые колонии. Большинство штаммов растет в молоке при добавлении ростовых факторов, глюкозы, дрожжевого экстракта. Лейконостоки – слабые кислотообразователи, протеолитической активностью не обладают, нитраты не восстанавливают. Большинство усваивают цитраты с образованием ароматических веществ – ацетоина и диацетила.

Оптимальные условия для этой группы организмов следующие: 25–30 °С и низкое значение рН (при аромато-образовании – температура 18–20 С). Лейконостоки обладают липолитической активностью, образуют слизь из декстранов и сахарозы.

Род Streptococcus входит один из молочнокислых кокков – Streptococcus thermophilus. Он образует в небольшом количестве ацетоин. Относится к факультативным гетероферментативным молочнокислым стрептококкам. Клетки – шарообразные или эллипсовидные диаметром 0,7–0,9 мкм, чаще располагающиеся длинными цепочками. Микроорганизм хорошо растет на обезжиренном и гидролизованном молоке и средах, содержащих компоненты молока и ростовые факторы.

Оптимальная температура – 37–40 С. По энергии кислотообразования Streptococcus thermophilus – превосходит все молочнокислые стрептококки. Сквашивает молоко через 3,5–6 часов, кислотность составляет 110–115 pH, слабовыраженная сахаролитическая активность. Обладает термоустойчивостью, вследствие чего составляет значительную часть остаточной микрофлоры в молоке после пастеризации.

Молочнокислые палочки (лактобактерии) относят к семейству

Lactobacteriaceae, роду Lactobacterium, включающему три подрода: Thermobacterium (термобактерии), Streptobacterium (стрептобактерии), Betabacterium (бетабактерии).

Лактобактерии – ауксотрофные организмы, требовательные к питательным средам. Внешне – короткие палочки, встречаются изогнутые и булавовидные. Термофильные палочки – активные кислотообразователи, они сквашивают молоко через 4–5 часов, предельная кислотность 200–350 pH.

Среди термобактерий в качестве заквасочных применяют

Lactobacterium helveticum (швейцарская палочка), Lact. delbrueckii subsp. bulgaricum (болгарская палочка), Lact. acidophilum (ацидофильная палочка), Lact. delbrueckii subsp. lactis (молочная палочка).

49

Штаммы швейцарской палочки выделяют из кислого сырого молока и из сычуга телят и вводят в состав заквасок для производства мечниковской и южной простокваш, йогурта, ряженки.

Болгарская палочка образует ацетальдегид – ароматическое вещество, придающее вкус и аромат продукту и подавляет нежелательную микрофлору кишечника вследствие продуцирования антибиотиков – ацидофилина и лактоцидина. Молочная палочка сходна с болгарской палочкой, используется в сыроделии. Микроорганизм входит в состав закваски для твердых сыров с высокой температурой второго нагревания.

Стрептобактерии обладают менее выраженной кислотообразующей активностью. Для молочной промышленности наибольшее значение имеют виды Lact. plantarum, Lact casei subsp. rhamnosus,

которые обладают хорошо выраженной сахаролитической активностью и высокой протеолитической активностью. Lact. plantarum продуцирует антибиотик – лактолин. Стрептобактерии играют положительную роль при созревании сыров, так как могут размножаться в них после ферментирования лактозы и при содержании поваренной соли до 6 %.

Бетабактерии характеризуются слабой энергией кислотообразования и молоко не сквашивают. Гетероферментативные бетабактерии участвуют в созревании твердых сыров с низкой температурой второго нагревания, способствуют образованию рисунка и формированию запаха сыра.

Бифидобактерии – это облигатная и доминирующая часть кишечной микрофлоры здорового человека и животных, проявляющая антагонистические свойства к «нежелательным» микроорганизмам в кишечнике. Типовой вид – Bifidobacterium bifidum.

Бифидобактерии – чрезвычайно вариабельные по форме палочки (прямые, изогнутые, разветвленные, раздвоенные Y или V-формы, булаво- и лопатовидные). Клетки располагаются одиночно, парами, иногда цепочками, розетками Ветвящиеся формы чаще встречаются у детей грудного возраста, палочковидные и булавовидные – у взрослых людей. Спор и капсул не образуют, грамположительные неподвижные микроорганизмы. По отношению к кислороду являются строгими анаэробами. Оптимальные условия: температура – 37–41 С, рН 6–7. Нуждаются в факторах роста (биотине, рибофлавине, пуриновых ипиримидиновыхоснованиях, пептидах, коферментеА, аминокислотах).

Культивируют бифидобактерии в анаэробных условиях на молоке, гидролизованном молоке и гидролизате казеина, а также на печеночном бульоне с добавлением ростовых веществ. На плотных средах

50