МИКРОБИОЛОГИЯ Учебное пособие - 2012
ГЛАВА 15. МИКРОБИОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Большинство пищевых продуктов представляет собой хорошую питательную среду для размножения микроорганизмов. Для производства некоторых пищевых продуктов используют так называемую специфическую микрофлору, которая осуществляет ферментацию биоматериалов, придавая готовому продукту новые органолептические свойства. Это молочнокислые бактерии в производстве молочных продуктов, дрожжи в пивоварении, виноделии, хлебопечении, а также пропионовокислые, уксуснокислые бактерии, некоторые мицелиальные грибы. С другой стороны, в пищевых продуктах могут размножаться микроорганизмы, вызывающие их порчу. Для предотвращения микробной порчи пищевых продуктов необходимо знать видовой состав присутствующих микроорганизмов, условия их развития и изменения, возникающие в результате жизнедеятельности. Микробиологическая безопасность пищевых продуктов имеет первостепенное значение, поскольку в них могут присутствовать не только микроорганизмы порчи, но и опасные для здоровья человека возбудители инфекционных заболеваний или пищевых отравлений.
15.1. МИКРОБИОЛОГИЯ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ
15.1.1. Микрофлора сырого молока
При соблюдении основных санитарно-гигиенических требований ухода за животными, машинного доения и сбора можно получить молоко, содержащее менее 104 микробов в 1 см3. Нарушение правил содержания скота и гигиены доения становится причиной контаминации молока значительным количеством посторонних микроорганизмов, число которых может увеличиться до 106—107 в 1 см3.
Видовой состав микрофлоры сырого молока также зависит от условий его получения. При строгом соблюдении санитарно-гигиенических норм в молоке в небольшом количестве содержатся мезофильные молочнокислые бактерии, энтерококки, микрококки, коринебактерии, аэробные споровые палочки. В случае плохого ухода за животными и нарушения гигиены в процессе получения молока оно дополнительно обсеменяется колиформами, клостридиями, бациллами, психротрофными бактериями, а также дрожжами и спорами плесневых грибов.
Количественная оценка и качественный состав микрофлоры сырого молока зависят от способа содержания скота в разное время года. При пастбищном содержании скота в летнее время года в молоке преобладают молочнокислые бактерии (МКБ), характеризующиеся сложными потребностями в питательных веществах, и колиформы. С июня по октябрь количество молочнокислых бактерий в молоке может достигать 105—106, аколиформ — 104—105.
Общая микробная загрязненность молока также достигает максимума в летний период года, при этом количество микроорганизмов может составлять 106—107 в 1 см3. При переходе на стойловое содержание скота общее микробное число снижается до 104—105. В молоке зимнего и весеннего периодов года уменьшается количество МКБ, колиформ, а доминирующими становятся представители гнилостной микрофлоры, которые неприхотливы к источникам питания. Это спорообразующие палочки В. subtilis, В. В. mycoides, В. megatherium, бактерии рода Clostridium, а также неспорообразующие бактерии родов Pseudomonas, Achromobacter, Flavobacterium и др.
В свежевыдоенном молоке в течение определенного периода бактерии не размножаются, и их количество может даже уменьшаться. Этот период называется антимикробной (статической) фазой и обусловлен наличием в молоке антимикробных веществ, поступающих из крови и синтезируемых в молочной железе. К таким веществам относятся иммуноглобулины (антитела), лизоцим, лактоферрин, лейкоциты, система лактопероксидаза—тиоционат—Н2О2.
Продолжительность антимикробной фазы зависит от нескольких факторов: индивидуальных особенностей и физиологического состояния животного, условий его содержания, общего количества микроорганизмов в молоке после доения. Особенно большое влияние на продолжительность этой фазы оказывает температура хранения молока: чем она выше, тем быстрее заканчивается антимикробная фаза. В частности, при температуре 30 °С длительность антимикробной фазы составляет около 3 ч; при 10 °С — около 20 ч, при 5 °С — до 36 ч и при 0 °С — около 48 ч.
По окончании антимикробной фазы в неохлажденном молоке начинают быстро размножаться практически все присутствующие в нем микроорганизмы. Начинается фаза смешанной микрофлоры. В течение этого периода количество микроорганизмов возрастает от нескольких тысяч до сотен тысяч. Однако через некоторый промежуток времени благодаря оптимальным условиям и высокой скорости роста доминирующей становится группа молочнокислых бактерий. Наступает фаза молочнокислой микрофлоры, которая характеризуется заметным нарастанием кислотности молока. Чем выше температура молока, тем быстрее нарастает кислотность и происходит его свертывание. Первоначально в этой фазе преобладают лактококки; их количество при оптимальной температуре достигает максимума — 1,5—2,0 х 109 клеток в 1 см3 уже через 10—12 ч. Затем в результате накопления определенного количества молочной кислоты лактококки отмирают, а более кислотоустойчивые лактобациллы продолжают размножаться.
Одним из наиболее эффективных и доступных способов сохранения качества молока является быстрое его охлаждение. В молоке, охлажденном до температуры не выше 4 °С, размножение большинства микроорганизмов, включая психрофильные и психротрофные группы, прекращается. К психротрофным микроорганизмам относятся бактерии и грибы, способные размножаться при температуре 7 °С и ниже независимо от их оптимальной температуры развития. Рост психротрофных микроорганизмов начинается в диапазоне температур 5—9 °С уже через 24 ч.
Определение видового состава психротрофных микроорганизмов показало, что они относятся к различным родам бактерий, дрожжей и плесневых грибов. Наиболее распространенными являются бактерии родов Pseudomonas, Artrobacter, Achromobacter, Alcaligenes, Flavobacterium, Aeromonas, Micrococcus, Bacillus и др. Доминирующее положение среди психротрофов (около 60 %)занимают представители рода Pseudomonas: Р. fluorescens, Р. putida, Р. fragi, Р. aureofaciens и др.
Особенностью психротрофных микроорганизмов является наличие у них активных протеолитических и липолитических ферментов, под действием которых происходит расщепление молочного жира и белка. В результате этих биохимических превращений молоко приобретает различные пороки вкуса и запаха, снижается его стойкость при хранении, ухудшаются технологические свойства. Ферменты психротрофных микробов довольно термостабильны, особенно протеолитические. Они не инактивируются при пастеризации. В продуктах длительного хранения эти ферменты вызывают расщепление белков, углеводов, липидов и появление различных пороков в готовом продукте.
Изменение состава сырого молока может быть вызвано повышенным содержанием в нем соматических клеток. Различают клетки вымени (эпителиальные) и клетки крови — лейкоциты. Клетки вымени являются составной частью сырого молока, поскольку они образуются в результате естественного старения и обновления. В молоке здоровой коровы их доля составляет 60—80 % от общего количества соматических клеток; остальное — лейкоциты. Повышенное число лейкоцитов в молоке свидетельствует о том, что оно получено от животных, больных маститом. В норме допустимое содержание соматических клеток в сыром молоке высшего сорта не должно превышать 5 х 105, а в молоке первого и второго сорта — не более 1 х 106 в 1 см3. При мастите количество соматических клеток повышается до нескольких млн в 1 см3, причем большая часть клеток представлена лейкоцитами — нейтрофилами. Возбудителями мастита являются следующие бактерии: Streptococcus agalactiae (до 80 % всех маститов), Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Klebsiella mobilis, Corynebacterium pyogenes, Pseudomonas aeruginosa.
При заболевании коров маститом резко снижаются удои, происходят физико-химические изменения состава молока: уменьшается содержание казеина, лактозы, жира, витаминов, солей калия, магния, фосфора и кальция, что в целом приводит к снижению содержания сухих обезжиренных веществ. Уменьшаются вязкость, плотность молока, поверхностное натяжение. Характерными признаками молока, полученного от больных животных, являются высокое содержание в нем хлора и кислотность ниже обычной на 15—20 %. В биологическом отношении при заболевании коров маститом молоко становится неполноценным. В нем отсутствуют антимикробные вещества, оно содержит много микроорганизмов, в том числе патогенных для человека. В сборном молоке с примесью маститного плохо размножаются молочнокислые бактерии.
Для сохранения качества молока на фермах его охлаждают до температуры 4—6 °С и доставляют на перерабатывающие предприятия.
Сырое молоко, поступающее на предприятия молочной промышленности, контролируют по его основному качественному показателю — общей бактериальной обсемененности. В России этот показатель определяют, используя так называемую редуктазную пробу, которая основана на определении времени изменения цвета индикатора под действием ферментов дегидрогеназ, выделяемых микроорганизмами.
При производстве молочных продуктов используют различные способы обработки молока, направленные на снижение в нем численности микроорганизмов и очистку от механических примесей. К таким способам относятся фильтрование молока, очистка на центробежных молокоочистителях и бактериофугах, пастеризация и стерилизация.
Бактериофугирование является наиболее эффективным способом очистки молока от микроорганизмов Этот процесс осуществляется в бактериофугах при скорости вращения ротора 14—16 тыс. об/мин. Эффект очистки молока, подогретого до 70—72 °С, составляет 99,97 %; при этом из молока удаляются бактерии, их споры и токсины. Очистка молока в бактериофугах должна получить широкое применение при производстве продуктов детского и диетического питания, натуральных сыров, питьевого молока.