3.3. Руйнування жирів мікроорганізмами

Жири - це суміш складних естерів, гліцерину і вищих карбонових кислот. Під дією різних фізико–хімічних чинників зовнішнього середовища, а також мікроорганізмів жири піддаються значним перетворенням.

Процес руйнування жирів здійснюється під впливом ферментів ліпаз. Продукти гідролізу піддаються подальшим перетворенням. Гліцерин використовується багатьма мікроорганізмами й розщеплюється до СО₂ і Н₂О. Повільніше руйнуються карбонові кислоти, але й вони, в першу чергу ненасичені, піддаються поступовому окисленню, через що утворюються перекиси карбованих кислот. Подальше окислення з’єднань призводить до утворення проміжних речовин – оксикислот, альдегідів, кетонів і інших сполук, що надають специфічний неприємний присмак (прогірклість) і запах жиру. Проміжні продукти окислення жирів і карбонових кислот, у свою чергу, здатні використовуватися мікроорганізмами в процесах живлення і перетворюватися у СО₂ і Н₂О.

Збудниками процесів руйнування жирів і карбонових кислот є різні бактерії, коки, плісняві гриби, деякі дріжджі. Найбільш активно здатні руйнувати жири синьогнойна паличка, холерний вібріон, тифозна і туберкульозна палички, протей, пігментоутворюючі бактерії та ін. Деякі пігментоутворюючі бактерії, що здатні до руйнування жирів, утворюють червоні, жовті, сірі плями жиророзчинних пігментів, які дифундують у харчові продукти і надають їм нетипового кольору.

Деякі мікроорганізми здатні накопичувати значну кількість жирів у своєму організмі. Окрім дріжджів, здатних утворювати до 30 % жирів, досить активно продукують жири, плісняві гриби – до 41% від сухої маси. Ці та інші організми розглядаються як перспективні щодо промислового одержання жирів мікробіологічним шляхом.

Руйнування жирів мікроорганізмами в природі (ґрунті, воді) здійснюється постійно і має велике значення в кругообігу речовин у природі.

Під час довготривалого зберігання жирів за умовами, що не допускають розвитку мікробів, псування жирів може здійснюватися під дією світла, кисню, повітря і інших чинників.

Для збереження жирів і жировмістних товарів від мікробіологічного псування необхідно зберігати їх за низькими температурами. Під час знищення цієї групи мікрофлори термообробкою необхідно дотримуватись більш жорсткого режиму, ніж звичайно.

3.4. Гниття

Мікроорганізми відіграють велику роль у руйнуванні білків, що у величезному масштабі відбуваються у природі, як складова частина кругообігу речовин.

Гниття – це процес глибокого руйнування білкових речовин мікроорганізмами.

Здатність руйнувати білкові речовини властива багатьом мікроорганізмам у тій чи іншій мірі. Деякі руйнують безпосередньо білки, інші впливають лише на більш прості сполуки – пептиди, амінокислоти і ін.

Розщеплення білків мікроорганізмами пов’язано з використанням їх для синтезу речовин свого організму, а також як енергетичний матеріал, при цьому білки зазнають більш глибокого розщеплення.

Гниття – складний, багатостадійний біохімічний процес, наслідки якого залежать від будови і складу самих білків, а також умов, за якими здійснюється процес, і видів мікроорганізмів, які його викликають.

Білкові речовини не здатні безпосередньо потрапляти у клітини мікроорганізмів, тому використовують білки лише ті, які мають протеолітичні ферменти екзопротеази, що вивільняються клітинами у оточуюче середовище.

Гниття легко здійснюється як за наявністю кисню, так і за умовами його відсутності.

Руйнування білків здійснюється за схемою :

+ Н₂О + Н₂О +Н₂О

Білок → пептони → поліпептиди → амінокислоти.

Процес руйнування білків починається з їх гідролізу. Первинними продуктами гідролізу є пептони і поліпептиди. Вони розщеплюються до амінокислот, які і є кінцевими продуктами гідролізу.

Подальше перетворення здійснюється за двома різними напрямами.

Дезамінування зводиться до відщеплювання аміногрупи – NН₂ від амінокислоти у вигляді аміаку NН₃. Розрізняють окислювальне, гідролітичне і відновне дезамінування. У кожному випадку утворюються різні речовини. Під час окислювального дезамінування утворюються кетокислоти і аміак:

СН₃- СН – СООН + ½ О₂ → СН₃- С – СООН + NН₃↑ СН – С – СООН

‌ ‌ ‌

NН₂ О О

аланін піровиноградна кислота аміак

Під час гідролітичного дезамінування утворюються оксикислоти і аміак:

СН₃- СН – СООН + Н₂О → СН₃-СН –СООН + NН₃↑

‌NН₂ ОН

аланін молочна кислота аміак

Під час відновлювального дезамінування утворюються карбонові кислоти і аміак :

СН₃- СН – СООН + Н₂ → СН₃-СН₂ –СООН + NН₃↑

NН₂

аланін пропіонова кислота аміак

Можливі й інші шляхи дезамінування, що призводять до утворення інших продуктів, наприклад, ненасичених з’єднань.

Декарбоксилування зводиться до відщеплювання від амінокислот карбоксильної групи у вигляді вуглекислого газу. Декарбоксилування активніше здійснюється в кислому середовищі. Під час декарбоксилування окрім вуглекислого газу, утворюються аміни – кадаверин, путресцин, агматін (трупні отрути). Наприклад:

СН₂- СН₂ – СН₂ + Н₂ → СН –СООН → СН ₂ СН_{2 –}СН₂ – СН₂ –СН₂- СО₂

NН₂ лізин NН₂ NН₂ кадаверин NН₂

СН₂- СН₂ – СН₂ + СН–СООН → СН ₂ - СН₂ - СН₂ – СН + СО₂

‌ ‌ ‌ ‌

NН₂ орнітин NН₂ NН₂ путресцин NН₂

Декарбоксилування і дезамінування здійснюються часто сумісно, через що утворюються різноманітні з’єднання: мурашина, оцтова, пропіонова, масляна та інші кислоти, бутиловий, аліловий та інші спирти. Під час руйнування ароматичних амінокислот утворюються продукти гниття: фенол, крезол, скатол, індол – речовини, що мають дуже неприємний запах. Під час руйнування амінокислот, що містять сірку, утворюється сірководень або його похідні - меркаптани (наприклад, метилмеркаптан СН₃SН).

Подальше перетворення азотистих і безазотистих органічних з’єднань, що утворюються під час руйнування різних амінокислот, залежить від оточуючих умов існування і складу мікроорганізмів. Аеробні мікроорганізми піддають ці з’єднання окисленню до кінцевих мінеральних речовин – аміаку, вуглекислого газу, води, водню, сірководню, фосфатів. За анаеробними умовами повна мінералізація не здійснюється, через що утворюються проміжні органічні сполуки. Деякі з них мають отруйні властивості й неприємний запах.

До збудників гниття належать багато мікроорганізмів, особливо з групи бактерій. Більшість із них чутливі до кислого середовища й підвищеного вмісту хлориду натрію. Серед них зустрічаються аероби і анаероби, здатні утворювати спори, психрофіли і термофіли, рухомі і нерухомі. Це сінна, картопляна палички, перфрінгенс, протей і ін.

З аеробних мікроорганізмів частіше в процесах гниття беруть участь наступні.

Мікоідес – рухома ґрунтова бацила; здатна утворювати спори овальної форми різної величини, руйнує білки без утворення сірководню.

Сінна паличка – коротка рухома спорова паличка з закругленими кінцями, широко розповсюджена у природі, енергійно руйнує білок. Сінна і картопляна палички окрім продуктів, що містять білок, псують їжу, що містять вуглеводи (кондитерські вироби, цукрові сиропи тощо), вражають хліб (переважно пшеничний ), картоплю.

Бацила мегатерія – рухома спорова паличка, здатна утворювати довгі ланцюжки; на відміну від бацили мікоідеус продукує багато сірководню, здатна утворювати слиз на поверхні субстрату.

Бактерія флуоресценс – невелика рухома паличка, здатна продукувати пігмент флуоресцену, що надає зеленуватого кольору субстратам.

Бактерія продігіозум (паличка чудесної крові) – дрібна рухома паличка, що утворює кровоподібні колонії або суцільний наліт червоного кольору на різних продуктах.

За здатністю руйнувати білки до цієї групи відносять кишкову паличку і паличку протею, що є умовними анаеробами.

Серед анаеробних бактерій активними збудниками гниття є путрифікус, спорогенез і ін.

Путрифікус – рухома спорова паличка, руйнує білки з утворенням газоподібних речовин, зустрічається у ґрунті, гною, на харчових продуктах, консервах тощо.

Спорогенез – рухома спорова паличка, активно руйнує білок з утворенням сірководню. Окрім бактерій до руйнування білків здатні плісняві гриби і актиноміцети. Усі вони приймають участь у кругообігу речовин у природі, але якщо потрапляють на харчові продукти, активно псують їх. Вони здатні завдати величезні економічні збитки; деякі з них завдають ризику щодо здоров’я людини, бо продукують отруйні речовини.