Микробиология пищевых продуктов

Микробиология пищевых продуктов
животного и растительного происхождения
Качество любого пищевого продукта (мяса, рыбы, молока, фруктов, овощей и др.)
зависит, прежде всего, от количественного и качественного состава содержащихся в нем
микроорганизмов. При благоприятных условиях они развиваются, вызывая быструю
порчу продуктов питания – гниение, прокисание, брожение и т.д. Чтобы сохранить
продукты длительное время свежими, создают особые условия, в которых развитие
микроорганизмов исключается, замедляется или приостанавливается. С этой целью
применяют различные способы «консервирования» - долгосрочного хранения
скоропортящихся продуктов и развития в них микроорганизмов. К таким способам
относятся воздействие на микроорганизмы различных факторов внешней среды
(температуры, высушивания, применение консервантов и др.). Для правильного выбора
путей воздействия на микроорганизмы различных факторов с целью увеличения сроков
хранения готовых пищевых продуктов необходимо знать микробиологию этих
продуктов, закономерность развития и характер воздействия указанных факторов на
микроорганизмы пищевых продуктов.
Микробиология пищевых продуктов животного происхождения
Микробиология мяса и мясопродуктов
Мышцы и кровь здорового скота микроорганизмов не содержат. Мясо заражается
микроорганизмами при обработке его на мясокомбинатах. В процессе убоя скота,
первичной обработки туш микробы со шкуры животных, из кишечника , с орудия убоя и
обработки попадают на поверхность, а через лимфатические, кровеносные сосуды, вдоль
сухожилий и костей проникают внутрь мясных туш. Чем ниже температура туш, чем
упитаннее, чем больше жира, при наличии корочки подсыхания на поверхности туш
проникновение микробов внутрь мяса происходит медленнее. Развитию микробов
способствуют повышенная температура и влажность окружающего воздуха.
На 1 см2 поверхности мяса обнаруживают до нескольких сотен тысяч микроорганизмов
– гнилостные бактерии, сальмонеллы, сарцины, мицелиальные грибы. Все они вызывают
порчу мяса с изменением цвета (синюшный, зеленоватый, ярко-красные пятна),
появлением ослизнения, липкой поверхности, гнилостного запаха. Мясо меняет свой
товарный вид и кулинарному использованию не подлежит.
!!! Для сохранения качества мясных туш, кусков мяса следует строго соблюдать
условия и сроки его хранения.
Мясной фарш более обсеменен микроорганизмами, чем куски мяса, т.к. увеличивается
поверхность соприкосновения фарша с воздухом, мясорубкой, происходит разрушение
ткани, частичное вытекание сока мяса, что создает благоприятные условия для развития
микробов.
!!!Фарш хранят непродолжительно и при низкой температуре.
Мясо птицы представляет большую санитарную опасность, чем мясо животных, т.к.
птица часто бывает полупотрошеной: с головой, ножками, внутренними органами, в
которых много микроорганизмов. В кишечнике водоплавающей птицы (утки, гуси) много
сальмонелл, которые при обработке (удалении кишечника) и предубойном голодании
птицы обсеменяют всю тушку. На предприятиях общественного питания для обработки
домашней птицы организуют специальные рабочие места.
Мясные субпродукты сильно загрязнены микроорганизмами в результате попадания
их из внешней среды на наружные органы при жизни животных (ноги, хвосты, головы,
уши) и повышенного содержания влаги (печень, мозги, почки). Поэтому субпродукты на
предприятия общественного питания поступают всегда замороженными и обрабатывают
их в мясном цехе на отдельных рабочих местах.
Колбасные изделия обсеменены микробами внутри и снаружи. Внутрь батонов
микробы попадают с колбасным фаршем. В процессе тепловой обработки колбас (варка
паром, копчение горячим дымом) большинство микробов погибает. Жизнеспособными
остаются споры бацилл, особенно опасны споры ботулинуса. На поверхности батонов
колбас микроорганизмы более активны (гнилостные и кишечные палочки, мицелиальные
грибы и др.). Они портят качество колбас, вызывая гниение, плесневение. Наименее
стойки при хранении группа вареных колбас, студни, зельцы, особенно приготовленные
из низших сортов мяса или из сильно обсемененного микробами сырья (обрезь,
субпродукты). Кроме того, эти продукты имеют повышенную влажность. Полукопченые,
варенокопченые, копченые колбасы более стойки при хранении, т.к. вырабатываются из
менее обсемененного высококачественного сырья, меньшей влажностью, большим
содержанием соли и обработкой веществами дыма при хранении.
Микробиология рыбы и рыбных продуктов
Рыба является скоропортящимся продуктом, т.к. она сильно обсеменена микробами
снаружи, внутри кишечника и в жабрах головы. После улова микробы проникают внутрь
ткани рыбы, вызывая ее порчу. В рыбе обнаруживают микрококки, сарцины, гнилостные
палочки. Особенно опасна палочка ботулинуса. Для предупреждения ботулизма
выловленную крупную рыбу (осетровые) немедленно потрошат и замораживают. При
неправильном хранении охлажденной рыбы протеолитические ферменты микробов
расщепляют белки с образованием дурно пахнущих веществ (гниение).
Свежезамороженная рыба хранится дольше. Иногда на поверхности развиваются
мицелиальные грибы (плесневение). О свежести рыбы судят по запаху, цвету жабр и
консистенции ткани.
Соленая, вяленая, копченая рыба более стойка при хранении, т.к. соль, процесс
обезвоживания, вещества дыма создают неблагоприятные условия для развития бактерий.
Нерыбные продукты моря (ракообразные, двустворчатые моллюски, головоногие)
обсеменены микробами морской воды и ила, из кишечника самих животных. Поэтому эти
продукты являются скоропортящимися, быстро загнивающими. При употреблении сырых
моллюсков (устриц) часто происходят пищевые отравления, известны случаи пищевых
инфекций (брюшного тифа).
Свежевыловленная рыба может содержать в значительной степени большое число
микроорганизмов. Количественный и качественный состав микроорганизмов,
находящихся на рыбе, зависят от сезона лова, температуры воды, глубины обитания
рыбы, степени загрязненности воды, способа лова. Количество микроорганизмов на
поверхности свежевыловленной морской и пресноводной рыбы колеблется в широких
пределах: 102…107 КОЕ/см².
Качественный состав микроорганизмов, находящихся на поверхности рыбы, близок к
микроорганизмам воды.
В основном микроорганизмы морей и океанов представлены бактериями родов
Pseudomonas, Micrococcus и Bacillus.
Гниение рыбы вызывается многими аэробными гнилостными бактериями – протеем
(Proteus vulgaris), псевдомонадами (Pseudomonas fluorescens, P. fradi, P. putrifaciens),
бактериями кишечной группы (Escherichia coli) и др. Среди облигатных анаэробов
гниение рыбы вызывают – Clostridium sporogenes, C. putrificum.
Одновременно с разложением белка в тканях рыбы происходит гидролиз жиров и
липоидных веществ с последующим окислением продуктов гидролиза в основном под
влиянием стафилококков и других бактерий, патогенных для человека (например,
синегнойная палочка Pseudomonas aeruginosa), обладающих ферментом липазой.
Основными видами порока соленой рыбы являются окрашивание в розово-красный цвет,
появление коричневых пятен, бактериальное гниение.
Причиной появления коричневых пятен («ржавление») на поверхности рыбы являются
мицелиальные грибы.
На копченой рыбе в первую очередь развиваются мицелиальные грибы (Penicillium,
Aspergillus, Cladosporium). Иногда порчу вызывают дрожжи (Criptococcus, Debariomyces,
Rhodotorula).
Микробиология стерилизованных баночных консервов
Герметически закрытые консервы из овощей, плодов, мяса, рыбы, подвергнутые
стерилизации с соблюдением установленного режима (температура, время), микробов не
содержат и стойки при хранении.
Баночные консервы могут вызвать пищевые отравления, если в них сохранились
споровые бактерии с высокой устойчивостью к режиму стерилизации: споры
картофельной палочки, маслянокислых бактерий, возбудителей ботулизма. Эти
микроорганизмы вызывают процесс гниения, при этом выделяются газы: сероводород,
водород, углекислый газ, которые вызывают биологический бомбаж банок. Такие
консервы подлежат уничтожению из-за содержания в них токсина, выделенного палочкой
ботулинуса. Бомбаж консервов могут вызывать бесспоровые микробы: кокки, кишечная
палочка, дрожжи, молочнокислые бактерии, стрептококки.
Некоторые споровые анаэробные микробы могут портить консервы без внешних
изменений банки (плоское скисание)- зеленый горошек, мясные и колбасные консервы,
консервы детского питания.
!!!Только высококачественное сырье, выполнение санитарных правил обработки
его, соблюдение режима стерилизации и хранения предупреждает порчу баночных
консервов и пищевые отравления ими.
Микробиология молока и молочных продуктов
В сыром молоке даже при соблюдении правил асептики в процессе доения обычно
обнаруживается некоторое количество бактерий, а в 1см3 свежевыдоенного молока при
соблюдении санитарных правил может содержаться не более 10000 от тысяч, а при
несоблюдении этих правил - от 170 тыс. до 2 млн. клеток бактерий. Качественный
состав микроорганизмов молока зависит также от условий его получения. При
машинном способе получения с соблюдением санитарно-гигиенических правил в
молоке преобладают микрококки и в небольшом количестве присутствуют
молочнокислые бактерии. В загрязненном молоке содержится значительное количество
микрококков, кишечных палочек, энтерококков, гнилостных, маслянокислых и
молочнокислых бактерий, дрожжей и спор мицелиальных грибов. Среди них имеются
микроорганизмы, способные вызывать различного рода пороки молока (прогоркание,
посторонние привкус и запах, изменение цвета – покраснение, посинение, - тягучесть).
Могут встречаться и возбудители различных инфекционных заболеваний (дизентерии,
брюшного тифа, паратифа, бруцеллеза, туберкулеза и др.) и пищевых отравлений
(золотистый стрептококк, стафилококки, сальмонеллы).
Для свежевыдоенного молока характерна антимикробная (статическая) фаза. Все
попавшие в молоко микроорганизмы не развиваются за счет находящихся в молоке и
задерживающих их развитие антимикробных веществ – лизоцимов («лактенинов»),
лейкоцитов и
многих других веществ, синтезируемых молочной железой и
поступающих из крови. Молоко можно считать свежим и полноценным только в
течение этой фазы. Резкое охлаждение молока после дойки до температуры 5…60С
может продлить антимикробную фазу молока. Охлажденное молоко должно быть
доставлено на молочный завод в состоянии статической фазы.
Фаза смешанной микрофлоры продолжается 12…18 ч. При хранении антимикробные
вещества постепенно разрушаются. В молоке начинают развиваться все попавшие в него
микроорганизмы. К концу этой фазы развиваются в основном молочнокислые бактерии,
и начинает повышаться кислотность молока. По мере накопления молочной кислоты
развитие других бактерий подавляется, особенно гнилостных, некоторые из них даже
отмирают, и наступает преимущество молочнокислых бактерий – фаза молочнокислых
бактерий, а молоко при этом сквашивается.
Фаза мицелиальных грибов и дрожжей является заключительной. В этой фазе с
увеличением концентрации молочной кислоты подавляется развитие самих
молочнокислых бактерий. Их число снижается. Отмирают в первую очередь
молочнокислые стрептококки. Создаются условия для развития мицелиальных грибов и
дрожжей (Geotrichum candidum, Penicillium, Candida м др.). Они используют молочную
кислоту и образуют щелочные продукты распада белка; кислотность молока снижается,
и снова в нем могут развиваться гнилостные бактерии (Pseudomonas, Achromobacter,
Clostridium и др.). Исчезает сгусток молока, оно приобретает жидкую консистенцию,
накапливаются газы, продукт становится непригодным к употреблению.
Наиболее распространенными пороками сливочного масла являются штафф,
прогоркание, горький вкус, плесневение, развитие гнилостного и других неприятных
запахов.
Штафф выражается в изменении цвета и вкуса поверхностного слоя монолита масла.
Процесс вызывается развитием гнилостных бактерий, дрожжей и мицелиального гриба
Geotrichum candidum. Липолитические и протеолитические ферменты, выделяемые
этими микроорганизмами, разлагают жир и белок. Предупредить их развитие можно
только при хранении масла в герметичной упаковке и низкой температуре.
Прогоркание масла вызывают микроорганизмы, продуцирующие липазу. Это, прежде
всего, мицелиальные грибы Geotrichum candidum, Cladosporium, а также бактерии
Pseudomonas fluorescens, P.pyocyanea, Bacterium prodigiosum. Прогоркание начинается с
поверхности монолита, постепенно проникая внутрь. Масло приобретает ярко желтую
окраску. Продукты гидролиза жира придают маслу характерный вкус и запах
прогорклого жира. Для предупреждения возникновения порока сливки пастеризуют при
более высокой температуре для уничтожения микроорганизмов, продуцирующих
липазу.
Горький вкус маслу придают продукты метаболизма гнилостных бактерий,
микрококков и др., гидролизующих белки до пептонов. Мерой предупреждения
возникновения порока являются высокая санитарно-гигиеническая культура
производства и хранение масла в холодильнике.
Плесневение вызывается мицелиальным грибом Geotrichum candidum, Penicillium, реже
Aspergillus, Alternaria, Cladosporium. Одни из них развиваются на поверхности масла в
виде пятен разной окраски. Чаще других внутри пустот в виде черных точек при
неплотной набивке блока масла развивается Cladosporium. Мицелиальные грибы, как и
гнилостные палочковидные бактерии рода Pseudomonas, а также некоторые
спорообразующие бактерии и дрожжи, обладая протеолитическими и липолитическими
ферментами, разлагают липиды и белки в масле, вызывают в нем глубокие изменения.
Мерами предупреждения пороков масла является высокий санитарно-гигиенический
уровень производства, пастеризация сливок при более высокой температуре и хранение
масла при температуре -200С и низкой относительной влажности воздуха – не выше
80%. Для предупреждения плесневения масла рекомендуется также обработка
упаковочного материала раствором солей пропионовой или сорбиновой кислоты.
Маргарин молочный содержит микроорганизмы двух типов: заквасочные,
применяемые для сквашивания молока, входящего в состав маргарина, и посторонние
микроорганизмы, попадающие в процессе производства с оборудованием,
коммуникациями, водой, воздухом, с рук и одежды рабочих и других источников.
Развитие посторонних микроорганизмов, которые могут вызвать пороки вкуса и запаха
маргарина, возможно в основном в водно-молочной фазе маргарина. Маргарин
представляет собой высокодисперсную эмульсию; водно-молочная фаза ее находится в
виде мельчайших капелек размером от 1 до 10 мкм, что значительно снижает
возможность размножения микроорганизмов. Неблагоприятным
для развития
гнилостных бактерий является низкое значение рН (около 5,0). Активное размножение
микроорганизмов возможно только на поверхности продукта или в местах скопления
конденсационной влаги. При порче маргарина может происходить его прогоркание,
повышение кислотности и плесневение.
Для защиты от микробной порчи в продукт вводят консерванты (бензойную или
сорбиновую кислоты или их соли) или обрабатывают упаковочный материал.
Микробиология яиц и яичных продуктов
Яйца являются хорошим питательным субстратом для микроорганизмов. Однако
содержимое яйца (белок и желток) защищено от их проникновения скорлупой и
оболочками. Свежеснесенное яйцо от здоровой птицы, как правило, не содержит
микроорганизмов. Скорлупа выполняет защитную функцию, предохраняя яйцо от
проникновения микроорганизмов. Поверх скорлупы при снесении яйца откладывается
слой слизи, который при высыхании образует надскорлупную пленку – кутикулу, в
состав которой входит лизоцим, обладающий микробоцидными свойствами. Кутикула
легко повреждается, поэтому яйца, предназначенные для хранения нельзя мыть. При
повреждении кутикулы микроорганизмы через поры в скорлупе микроорганизмы
проникают внутрь яйца. Контаминация яиц микроорганизмами может происходить
эндогенным и экзогенным путями.
При эндогенном пути микроорганизмы проникают в яйцо в процессе его
формирования в яичнике или яйцеводе больной птицы. Нередко птицы являются
скрытыми носителями возбудителей инфекционных болезней, несут яйца, содержащие
вирусы, бактерии, мицелиальные грибы, возбудители сальмонеллеза и туберкулеза.
Экзогенная контаминация яиц связана с загрязнением скорлупы пометом, почвой,
подстилкой, пером и др.
Попавшие в яйцо микроорганизмы вначале развиваются обычно около места
проникновения в подскорлупной оболочке. Образующиеся скопления их (колонии)
заметны при овоскопировании (просвечивании) в виде пятен. Дальнейшее их
размножение ведет к различным изменениям белков и липидов яйца, к его порче.
Размножаются бактерии в белке медленнее, чем в желтке, вследствие содержания в белке
антимикробных веществ (лизоцима, овидина и др.), а также высокого рН (более 9).
Скорость порчи яиц зависит от температуры хранения, относительной влажности воздуха,
состояния скорлупы, состава микроорганизмов. Большое значение имеет состояние тары и
упаковочного материала. Яйца с грязной и влажной скорлупой портятся значительно
быстрее, чем с чистой и сухой.
Бактерии-возбудители порчи различаются составом и активностью их ферментов,
поэтому и изменения, вызываемые ими, очень разнообразны.
Бактерии рода Pseudomonas (P.fluorescens, P.aeruginosa) гидролизуют составные части
яйца с образованием специфических продуктов гниения, благодаря которым белок
становится зеленым. При развитии бактерий Proteus vulgaris и некоторых
представителей рода Pseudomonas появляется черная гниль. Содержимое яйца
разжижается и становится коричневого или черного цвета. Образовавшиеся газы часто
разрывают скорлупу, а содержимое выливается на соседние яйца и загрязняет их.
Смешанная гниль вызывается Escherichia coli, Staphilococcus aureus и другими
бактериями. Изменяется консистенция белка, он становится жидким, изменяется его
окраска, чаще всего серым и издает гнилостный запах. B. prodigiosum, M.roseus,
некоторые дрожжи и мицелиальные грибы при развитии в яйце окрашивают его
содержимое в красный цвет. Белок при этом может быть разжиженным и вязким.
Желток при этих процессах может остаться неизменным. Некоторые бактерии вызывают
разжижение белка, вызывая гидролитическое и окислительное превращение липидов;
при этом образуются жирные кислоты, альдегиды, кетоны. Нередко белок
перемешивается с желтком – образуется однородная, мутная, бурая жидкая масса с
неприятным запахом. При овоскопировании такое яйцо не просвечивается.
Порча яиц мицелиальными грибами имеет иной характер. Грибы разрастаются,
прежде всего, на подскорлупной оболочке и наиболее быстро около воздушной камеры.
Затем они разрушают подскорлупную оболочку и проникают в белок. В начальной
стадии плесневения при овоскопировании яйца в месте развития грибов образуется
темное пятно. По мере развития гриба размеры этого пятна увеличиваются, и яйцо
становится полностью непрозрачным, так как вся скорлупа внутри покрывается
плесенью. Порчу яиц чаще других вызывают Penicillium, Cladosporium, Aspergillus, а
также дрожжи Torulopsis vicola.
Микробиология крупы
Состав микроорганизмов крупы по качественному составу близок к
микроорганизмам зерна, из которого она изготовлена. Однако количество
микроорганизмов в крупе меньше вследствие предварительной обработки зерна
шелушения, шлифовки, технологии производства.
Так в пропаренном зерне
микроорганизмов меньше, чем
в непропаренном.
В крупе, полученной из
непропаренного зерна преобладает Erwinia herbicola, а крупе из зерна, прошедшего
гидротермическую обработку - преобладают спорообразующие бактерии (Bacillus
subtilis, B.pumilus) и микрококки. Мицелиальные грибы представлены чаще всего
пенициллами и аспергиллами, иногда выявляются мукоровые грибы.
Микроорганизмы, обнаруживающиеся в крупе, способны разлагать белок, липиды,
крахмал, пектиновые вещества и сбраживать сахара с образованием кислот.
Мицелиальные грибы – вырабатывают микотоксины, среди которых могут быть и
канцерогенные, поэтому крупы в период длительного хранения могут подвергаться
различным видам порчи под действием микроорганизмов, а также представлять опасность
для здоровья человека.
Микробиология муки
Плесневение, вызываемое в основном мицелиальными грибами родов Aspergillus и
Penicillium, является наиболее распространенным видом порчи муки, которые также
синтезируют канцерогенные микотоксины. Поэтому плесневелая
мука является
небезопасным продуктом. Хлебопекарные свойства муки при плесневении снижаются,
мука приобретает неприятный затхлый запах, который обычно передается хлебу.
Прокисание муки вызывают молочнокислые и другие кислотообразующие бактерии.
Как правило, они развиваются в муки при ее увлажнении.
Прогоркание муки обусловлено окислением ее липидов, как при участии кислорода
воздуха, так и при деятельности микроорганизмов.
Микробиология плодов и овощей
На поверхности плодов, ягод и других видов растительного сырья содержат
большое количество микроорганизмов, попадающих на них из почвы, воды,
воздуха, заносятся насекомыми, птицами и др.
Неповрежденные свежие плоды и овощи обладают природным иммунитетом к
микробным поражениям, обусловленным как анатомическим строением, особенно
строением покровов, т.е. кожицы, так и химическим составом (наличием органических
кислот, эфирных масел, фитонцидов и т.д.). Вследствие недостатка питательных веществ
и влаги на неповрежденной поверхности плодов и овощей могут развиваться лишь
немногие микроорганизмы, называемые эпифитами. Видовой состав и численность этих
микроорганизмов зависят от вида растений, географических, климатических и других
условий их произрастания. Эпифиты являются типичными сапрофитными
микроорганизмами, которые могут служить причиной порчи растительного сырья при
нарушении целостности покровов, у перезревших плодов и овощей, получив доступ к
глубоким слоям тканей. Эпифитные микроорганизмы составляют значительную часть
всех микроорганизмов, населяющих плоды и овощи. Весь цикл развития этих
микроорганизмов может проходить в хранилище.
В процессе хранения плодов, овощей и фруктов их порча обычно начинается с
развития мицелиальных грибов, которые с помощью выделяемых гидролитических
ферментов повреждают кожицу, внедряются в ткани и вызывают их разрушение,
называемое гнилью.
У овощей, содержащих больше белковых веществ и имеющих кислую реакцию
сока, чаще всего встречается бактериальная гниль. Её возбудителями являются
неспорообразующие бактерии родов Erwinia и Pseudomonas. Из спорообразующих
бактерий возбудителями гнили являются Bacillus subtilis, B. polymixa, B. macerans. Ткани
плодов и овощей подвергаются мацерации (распаду), темнеют, размягчаются до
разжижения.
Порча плодов, и особенно ягод, вызывается и дрожжами, которые сбраживают
сахар в этиловый спирт и углекислый газ. При этом плоды и ягоды приобретают
спиртовой привкус, а иногда и прокисают ввиду развития дрожжей и уксуснокислых
бактерий.
Н.Г.Ильяшенко,
Т.В.
Пичугина,
Л.Н.Шабурова
Микробиология
пищевых
продуктов животного и растительного происхождения. Учебное пособие. М.: МГУПП,
2009.