6.1.4.5 Микробиология виноделия

Основными стадиями виноделия являются получение виноградного сока, сбраживание сока дрожжами, обработка и выдержка молодого вина. Применение чистых культур в виноделии связано с введением в практику антисептика (сернистого ангидрида). Виноградное сусло подвергают сульфитации, а затем сбраживают чистыми культурами дрожжей. Используют низовые дрожжи Saccharomyces vini или S.oviformis. Требования к винным дрожжам следующие: способность к глубокому выбраживанию сусла; образование плотного трудно взмучивающегося осадка после брожения; осветление вина путем оседания дрожжей; ароматообразование; устойчивость к спирту, кислотам, антисептикам. Дрожжи для красных вин должны быть устойчивыми к повышенному содержанию дубильных и красящих веществ. Дрожжи для шампанских вин должны обладать способностью бродить при высоком давлении диоксида углерода. Расы хересных дрожжей (S.oviformis cheresienus) способны образовывать на поверхности вина в неполных бочках пленку, благодаря развитию которой вино приобретает особый вкус и аромат.

Возбудители порчи вин. Аномальные изменения в вине связаны с развитием в нем микроорганизмов.

Цвель, или цветение вызывается пленчатыми дрожжами родов Pichia, Hansenula, Candida, устойчивых к сульфитации. При доступе воздуха на поверхности вина в неполных емкостях образуется пленка, происходят глубокие химические изменения, портящие вкус.

Возбудителями уксуснокислого скисания являются представители рода Acetobacter. Скисание начинается в верхних соях и постепенно идет вниз, образуется пленка, появляется характерный запах. Возбудителями молочнокислого скисания являются бактерии рода Lactobacillus. Вина мутнеют, теряют прозрачность и блеск, возникает неприятный сладковато-кислый вкус. Ожирение поражает вина молодые, низкоспиртуозные, малокислые, в основном столовые белые вина. При этом пороке вино льется, как масло. При глубоко зашедшем процессе возникает слизистая вязкая масса. Порок вызывается целой группой микроорганизмов, составляющих симбиоз, среди которых присутствуют и молочнокислые слизеобразующие бактерии Leuconostoc mesenteroides.

Прогоркание поражает бутылочные вина, в основном столовые красные вина. Вино мутнеет, становится грязно-бурого цвета, горького вкуса вследствие разложения глицерина, имеет резкий запах. Возбудителями этого вида порчи являются разнообразные бактерии - микрококки, спорообразующие и неспорообразующие палочки.

Помутнение вин вызывается различными причинами: физическими, химическими и биологическими. Биологическое помутнение бывает двух видов - дрожжевое и бактериальное. Возникают эти виды помутнения вследствие вторичного обсеменения вина дикими дрожжами и гетероферментативными молочнокислыми бактериями.

Для предотвращения порчи вина применяют различные операции - переливку вина, сульфитацию, оклейку, обработку холодом, фильтрование, широко применяется пастеризация.

6.2 Микрофлора продуктов животного происхождения

6.2.1 Микрофлора молока и молочных продуктов

Молоко является благоприятной средой развития различных микроорганизмов. Молоко и молочные продукты играют важную роль в распространении различных кишечных заболеваний, зооантропонозных и антропонозных заболеваний. Это обуславливается широким распространением молока в качестве пищевого фактора, а также разнообразными возможностями инфицирования молока животными-продуцентами, загрязнения объектами окружающей среды и людьми.

Существенным источником загрязнения молока является микрофлора вымени, молочных ходов сосков, а также остаточная микрофлора доильных аппаратов и емкостей, молоководов, рук доярок, воздуха помещений. Дойные коровы находятся под постоянным наблюдением ветеринарного специалиста и периодически обследуются на туберкулез, бруцеллез, мастит, а при необходимости и на другие болезни. Запрещается реализация молока, полученного от больных животных, без разрешения ветеринарного специалиста. При наличии антропозоонозов реализация приостанавливается до окончания мероприятий, предусмотренных инструкцией по борьбе с данными заболеваниями.

Молоко уничтожается после кипячения в течение 30 мин, если животное поражено сибирской язвой, эмфизематозным карбункулом, чумой, бешенством, ку-лихорадкой, злокачественным отеком, лептоспирозом, повальным воспалением легких, туберкулезом вымени, лейкозом, актиномикозом, некробактериозом. Молоко, полученное от коров, пораженных другими болезнями, реализуется при условии дополнительной обработки. Имеются ограничения для молочных животных, которых вакцинировали, лечили антибиотиками, которые потребляли корм с полей, обработанных ядохимикатами. Запрещается реализация молока от коров, больных маститом.

Мастит - воспаление молочной железы. Это весьма распространенная болезнь. Возбудителями воспалительного процесса могут быть различные микроорганизмы, в результате действия которых секреция молока отклоняется от нормы. Чаще всего возбудителями маститов бывают Streptococcus agalactiae (стрептококковый мастит) и Staphylococcus aureus (стафилококковый мастит). Однако и другие микроорганизмы (кишечная палочка, коринебактерии) могут вызывать это заболевание. Чаще всего заболевание наблюдается в начальный период лактации. Наблюдаются маститы с ярко выраженными клиническими признаками. Они составляют 5-15% от общего количества заболеваний. Молоко становится солено-горьким, в нем появляются хлопья или тянущиеся нити. Позднее выделяется гнойная жидкость, иногда с неприятным запахом. Маститы с неясно выраженными формами заболевания (субклиническая форма) являются более распространенными, они составляют 50-75% заболеваний.

При маститах значительно изменяется физико-химический состав молока: понижается кислотность; уменьшается количество казеина, молочного сахара, кальция, жира; повышается количество альбумина, глобулина, хлоридов; резко увеличивается количество лейкоцитов. Молоко, полученное от маститных коров, считается вредным для здоровья. Известны случаи кишечных заболеваний и ангин, связанных с потреблением такого молока. В маститном молоке плохо развиваются МКБ. Образование сгустка задерживается на два часа и более, консистенция сгустка бывает слабой и дряблой - качество кисломолочных продуктов ухудшается. При выработке сыров замедляется технологический процесс, качество резко ухудшается: сыры имеют горький, прогорклый и нечистый вкус, консистенция бывает крошливой.

Микрофлора сырого молока. Микрофлора свежевыдоенного молока определяется состоянием здоровья животного и условиями получения молока. В 1 мл парного молока может быть около 10³ клеток микроорганизмов. В молоке, полученном при строгом соблюдении санитарных норм, преобладают кокки, в загрязненном – БГКП, маслянокислые и гнилостные бактерии, микроскопические грибы.

В процессе хранения молока изменяется количественное и качественное содержание микроорганизмов. Характер изменений зависит от температуры, продолжительности хранения и состава микрофлоры в свежем молоке. Можно выделить отдельные фазы.

1.Бактерицидная фаза. Наличие фазы установлено Фокером в 1890 г. В течение некоторого времени после выдаивания молока микроорганизмы в нем не развиваются и даже частично отмирают. Это происходит в связи с наличием в молоке естественных защитных субстратов – лизоцимов, антител, лейкоцитов. Лизоцим М (молока) – фермент класса гидролаз, действующий на некоторые составные части клеточной стенки и вызывающий лизис микроорганизмов. В парном молоке наблюдается также явление фагоцитоза. Продолжительность бактерицидной фазы зависит от температуры, от количества бактерий (чем меньше бактерий, тем фаза более длительная), от индивидуальных особенностей животного.

Таблица 6.1 -Продолжительность бактерицидной фазы в зависимости от температуры:

Температура, 0С	37	30	25	10	5	0
Продолжительность. ч	2	3	6	24	36	48

Температура парного молока благоприятна для развития микроорганизмов. Поэтому, чтобы продлить бактерицидную фазу, молоко необходимо охлаждать после получения. При нагревании до температуры пастеризации свежее молоко теряет свои бактерицидные свойства, так как при этом разрушаются вещества, задерживающие развитие микроорганизмов.

2. Фаза смешанной микрофлоры. Начинают развиваться независимо друг от друга разнообразные микроорганизмы, которые не вступают между собой в ассоциативные или антагонистические отношения. Переход к этой фазе постепенен, так как разные микроорганизмы не одновременно преодолевают бактерицидное влияние молока. Продолжительность фазы примерно 12 ч. За это время благодаря деятельности кислотообразователей реакция молока меняется в кислую сторону. Реакция меняется более интенсивно при температуре выше 10⁰С, которая благоприятна для развития молочнокислых кокков.

3. Фаза развития МКБ. Идет относительно быстрое нарастание кислотности, угнетающей жизнедеятельность микроорганизмов, не относящихся к МКБ. В начале фазы преобладают молочнокислые кокки. Затем под влиянием высокой кислотности они начинают отмирать, уступая место молочнокислым палочкам. БГКП (относительно устойчивые к кислотности) отмирают постепенно.

4. Фаза грибковой микрофлоры. В результате повышения кислотности подавляется развитие большинства бактерий. Высокая кислотность не является помехой для развития дрожжей и плесневых грибов, которые усваивают молочную кислоту. В результате развития микофлоры происходит снижение кислотности, что позволяет развиваться маслянокислым бациллам и протеолитическим бактериям, вызывающим распад казеина.

Для предупреждения развития микроорганизмов молоко охлаждают до температуры 4-6⁰С с тем, чтобы транспортировать его при температуре не выше 6-10. К моменту доставки на перерабатывающее предприятие в молоке должно содержаться не более (2÷5)∙10⁵ микробных клеток в 1 мл.

Пороки молока. При несоблюдении санитарных режимов в молоке развиваются различные пороки.

Горький вкус - возникает в результате развития протеолитических микроорганизмов (спорообразующих бацилл, психрофильных бактерий, микрококков и др.). Порок обнаруживается в сыром молоке или в пастеризованном молоке при длительном хранении на холоде, т.е. в условиях, подавляющих развитие МКБ, способных угнетать развитие протеолитических бактерий. Иногда горький вкус может передаваться молоку от некоторых кормов (например, полыни).

Прогорклый вкус - возникает в результате разложения жира и образования масляной кислоты, альдегидов, кетонов, эфиров и других веществ. Вызывается микроорганизмами, продуцирующими липазу (Pseudomonas fluorescens, плесневые грибы). Порок чаще всего образуется при длительном хранении молока на холоде.

Сильное газообразование ("бродящее молоко") развивается при наличии в сыром молоке БГКП и дрожжей-сахаромицетов, а в пастеризованном – маслянокислых бактерий.

Преждевременное свертывание молока с нормальной или слегка повышенной кислотностью при кипячении. Наблюдается при сильном обсеменении энтерококками, микрококками, спорообразующими бактериями.

Тягучее молоко. Когда возбудителем является неподвижная палочка Lactobacillum viscosum, (палочка тягучего молока), то порок возникает без повышения кислотности и без образования сгустка. Порок может возникать с повышением кислотности и образованием тягучего сгустка, Он вызывается некоторыми МКБ, обладающими способностью образовывать слизь при сквашивании молока.

Красный цвет может возникнуть при воспалении вымени вследствие попадания крови в молоко. Порок может возникнуть и в результате развития Serratia marcescens ("чудесной палочки"). Если красные пятна возникают на поверхности – то они бактериального происхождения, если выпадение осадка – наличие в молоке крови. Порок встречается редко, при пониженной температуре хранении и медленном нарастании кислотности.

Синий цвет поверхностного слоя молока возникает в результате развития аэробной аспорогенной палочки Bacterium cyanogens, не образующей кислоты.

Посторонний запах и вкус (хлебный, репный, травяной) появляется при сильном загрязнении молока БГКП и флюоресцирующими бактериями. Порок обычно появляется при поедании животными загрязненного корма и при несоблюдении чистоты на скотных дворах.

Изменение микрофлоры при обработке молока. С целью увеличения срока хранения молока применяется охлаждение. Молоко охлаждают до температуры 4-6⁰С для предупреждения развития микроорганизмов.

Очистка на сепараторах-молокоочистителях применяется для удаления механического и биологического загрязнения.

Тепловая обработка молоке применяется двух типов - пастеризация и стерилизация. основой для применения пастеризации в технологии молока послужили исследования Л.Пастера, а теоретическая разработка режимов пастеризации сделана Г.А. Куком. Обоснование режимов пастеризации базируется на том, что подавление микроорганизмов и изменение физико-химических свойств молока под воздействием температуры протекает во времени, и что термоустойчивость микроорганизмов зависит от среды, в которой они находятся. Среди сапрофитов молока наиболее термоустойчивыми являются термофильные микроорганизмы и спорообразующие бактерии, а среди патогенных – бактерии бычьего туберкулеза Mycobacterium bovis.

Целью пастеризации молока является уничтожение патогенных микроорганизмов, возможно более полное снижение микробной обсемененности молока и разрушение ферментов сырого молока. Применяемые режимы пастеризации должны гарантировать гибель микроорганизмов и не отражаться на физико-химических свойствах молока. Применяется также бактофугирование – освобождение молока от микроорганизмов на специальных центрифугах.

Целью стерилизации является уничтожение всех микроорганизмов сырого молока и их токсинов. Под промышленной стерилизацией молока понимается его тепловая обработка при температуре выше 100⁰С с целью почти полного уничтожения вегетативных и споровых форм микроорганизмов. Для ее оценки введено понятие стерилизующего эффекта, который выражается логарифмом отношения начального количества спор тест-организма к количеству спор, оставшихся после стерилизации. Эта величина должна быть не менее 6.

Микрофлора кисломолочных продуктов. При изготовлении кисломолочных продуктов основным процессом является молочнокислое брожение. Молочная кислота, образующаяся в качестве главного продукта сбраживания лактозы (лактоза расщепляется на глюкозу и галактозу), делает продукт более стойким при хранении, так как кислая среда подавляет развитие гнилостной микрофлоры. Кисломолочные продукты усваиваются быстрее, чем цельное молоко.

Молочнокислые бактерии, применяемые при изготовлении кисломолочных продуктов, это микроорганизмы родов Lactococcus, и Lactobacillus. По отношению к температуре МКБ подразделяются на мезофильные (оптимальная температура развития 25-30⁰С) и термофильные (40-45⁰С). По виду брожения МКБ подразделяются на гомоферментативные и гетероферментативные. При производстве кисломолочных продуктов на чистых культурах МКБ готовят одно- или многокомпонентные закваски.

Кисломолочные продукты можно подразделить на: приготовленные с использованием многокомпонентных заквасок (кефир, кумыс); приготовленные с использованием мезофильных МКБ (простокваша, сметана, творог); приготовленные с использованием термофильных и мезофильных МКБ (йогурт, ряженка). Кисломолочные продукты вырабатывают термостатным или резервуарным способами. При заквашивании молоко пастеризуют при более строгих режимах, чем обычное питьевое молоко.

Микрофлора сыров. Сыры – концентрированные белковые продукты с высоким содержанием жира и полноценных белков. Их производство на всех этапах, начиная с заквашивания молока и заканчивая созреванием, основано на сложных биохимических и физико-химических процессах, происходящих в результате действия ферментов, в большинстве микробного происхождения. Сыры подразделяются на: кисломолочные (созревающие и несозревающие) - молоко сквашивается МКБ, сычужные (сычужный фермент, молочнокислое и другие виды брожений); переработанные (изготавливаются из сычужных). В созревании сыров принимают участие мезофильные МКБ ( сыр голландский, латвийский, чеддар) и термофильные МКБ (швейцарский сыр).

В созревании сыров (особенно с длительным сроком созревания) принимают участие пропионовокислые бактерии (род Propionibacterium) , Пропионовокислые бактерии способствуют образованию специфического вкуса и аромата сыра, созданию крупных глазков.

Большую роль в созревании ряда сортов сыра имеют плесневые грибы. В процессе созревания сыра рокфор, кроме МКБ, принимает участие зеленый плесневый гриб Penicillium roqueforti, который обуславливает разложение жира с образованием веществ, придающих сыру острый "перечный" вкус и специфический аромат. В созревании сыра каммамбер принимает участие Penicillium camamberti. Созревание мягких сыров происходит с поверхности. В нем принимают участие грибы Penicillium candidum, Penicillium album и бактерии сырной слизи Mycobacterium linens.

Горький вкус возникает вследствие развития микрококков, разлагающих белки до пептонов. Вспучивание сыров вызывает избыточное выделение газа при развитии БГКП (раннее вспучивание) и маслянокислых бактерий (позднее вспучивание). Запах сероводорода обусловлен развитием энтерококков, порок появляется в сыре через 3-4 недели после выработки при температуре созревания около 20⁰С. Через наружные отверстия и пустоты, образовавшиеся в массе сыра, могут проникать плесневые грибы и гнилостные бактерии.

Микрофлора масла. При изготовлении кислосливочного масла используют заквашивание молока чистыми культурами МКБ.

Микробные пороки масла обуславливаются поверхностной и глубинной микрофлорой. Штафф – порок, вызываемый протеолитическими психрофильными бактериями Pseudomonas fluorescens и дрожжами: в поверхностном слое происходит разложение жира и белка, в результате чего изменяется цвет и вкус верхних слоев монолита масла. Плесневение - распространенный порок, возникающий при продолжительном хранении масла. Когда на поверхности развиваются грибы родов Ooidium, Mucor, Penicillium, Aspergillus, Cladosporium, ферментирующие жиры и белки. Прогоркание масла вызывают микроорганизмы, продуцирующие липазу. Горький вкус придают микрококки и протеолитические бактерии, разлагающие белки плазмы. Кислый вкус сладкосливочного масла обусловлен развитием МКБ, нечистые запахи – БГКП.

Микрофлора молочных консервов. Пороки стерилизованных молочных консервов могут возникать при нарушении процессов стерилизации и использовании не вполне доброкачественных исходных продуктов.

Бомбаж вызывают БГКП, маслянокислые и гнилостные клостридии, дрожжи. Свертывание продукта вызывают коагулирующие и восковидные бациллы Bacillus coagulans и Bacillus cereus. Запустевание молочных консервов с сахаром вызывают микрококки и стафилококки, ферменты которых воздействуют на молочный сахар и белки. Образование "пуговиц" (уплотнений, представляющих собой сгустки казеина различного цвета – от беловатого до красновато-бурого) вызывается плесенью Catenulara fuliginea, имеющей шоколадно-коричневый цвет, при этом возникает сырный вкус.

Плесневение - при хранении на поверхности молока или с внутренней стороны крышки появляются колонии плесневых грибов. Чаще всего это зеленая плесень Penicillium glaucum или гроздевидная плесень Cladosporium herbarum.

Горький вкус обуславливается пептонизацией казеина под действием протеолитических бактерий. Прогорклый вкус появляется под действием липолитических микрококков.