Микробиология консервирования

Методические указания к проведению лекционного занятия

Тема № 2.7 Микробиология баночных консервов.

План:

1. Микробиология консервирования

2. Микробиологический контроль консервного производства

3. Особенности микробиологического контроля при производстве разных групп консервов

Производство консервов основано на принципе герметизации и термической обработки продукта. Подготовленные продукты закладывают в жестяные или стеклянные банки, которые герметично (с удалением воздуха) укупоривают и стерилизуют (или пастеризуют). Основное сырье (овощи, рыба, мясо и др.), а также вспомогательные материалы (соль, сахар, пряности и прочее), входящие" в состав консервов, всегда в той или иной степени обсеменены различными микроорганизмами. Среди них могут присутствовать возбудители порчи с термоустойчивыми спорами, а также токсинообразующие виды бактерий. При подготовке продуктов к стерилизации такие технологические операции, как мойка, бланширование, обжаривание,- снижают обсемененность микрофлорой. Другие же—доочистка вручную, резка, приготовление фарша, ручная укладка и банки и подобные вновь увеличивают число микроорганизмов. Режимы термической обработки консервов (температура и продолжительность устанавливают в первую очередь с учетом термоустойчивости бацилл или клостридий, способных к токсинообразованию, а также основных возбудителей порчи определенного вида консервов. Термоустойчивость—это отношение вида микроорганизма к температуре, превышающей максимальную для его развития.•

Надежность режима стерилизации зависит не только от количественного и видового состава микрофлоры консервируемого продукта, но и от многих других факторов. Имеет большое значение химический состав продукту, реакция его среды (рН). В кислой среде стерилизация достигается быстрее, т.к. ускоряется денатурация белков в клетках, и они отмирают быстрее. Высокое содержание жира, а также соль, сахар повышают термоустойчивость. В пищевой промышленности для каждого вида продукта устанавливается определенный режим стерилизации.

Консервы с невысокой кислотностью (овощные, рыбные, мясные и другие) при рН>4,4 стерилизуют при температуре от 112 до 120°С в течение 20—50мин. (в зависимости от вида продукта).

Консервы, имеющие кислотность рН<4,4 (некоторые овощные, плодово-ягодные), пастеризуют при 85—100°С, что обеспечивает гибель основных возбудителей порчи данных продуктов—бесспоровых бактерий, дрожжей, плесневых грибов.

В практике консервной промышленности лишь для консервов особого назначения добиваются абсолютной стерильности, для большинства же консервов требуется промышленная стерильность, обеспечивающая гибель лишь микроорганизмов, потенциально опасных для здоровья человека, и микроорганизмов, способных развиваться в продукте при установленной для него температуре хранения. Многолетняя практика промышленного консервирования показала, что как стерилизованные, так и пастеризованные консервы могут быть стерильными или содержать какое-то число микроорганизмов.

Установлено, что отмирание микрофлоры при нагревании протекает постепенно (во времени) и подчиняется определенной закономерности, которая показывает, что при постоянной температуре в каждый последующий равный интервал времени отмирает одинаковый процент спор бацилл по отношению к числу выживших; т.е. отмирание клеток имеет логарифмический характер И может быть выражено уравнением:

К=(1/τ)lg(А/В)

Где К — Константа процесса;

τ — продолжительность нагрева;

А— начальное число бактерий/спор;

В — число спор, выживших после воздействия фиксированной температуры.

Из уравнения следует, что эффективность стерилизации зависит от исходного числа микроорганизмов в продукте. Чем больше их было, тем вероятнее, что их больше останется после стерилизации. Всегда в общей массе имеются отдельные споры, более устойчивые по сравнению с большинством. Они не подчиняются общей закономерности отмирания и сохраняются как «остаточная микрофлора» консервов. В состав такой микрофлоры в стерилизованных консервах входит ограниченное число видов, среди которых могут быть обнаружены виды, не влияющие на доброкачественность продукта (нейтральные), но могут быть возбудители специфической порчи консервов, а также возбудители пищевых бактериальных отравлений. В пастеризованных консервах порчу могут вызывать сохранившиеся дрожжи, молочнокислые, уксуснокислые бактерии, но особенно опасны маслянокислые клостридии.

Остаточная микрофлора стерилизованных консервов представлена спорообразующими бактериями, среди которых преобладают три группы: мезофильные бациллы, мезофильные клостридии и термофильные бациллы и клостридии (Рис. 1).

Мезофильные бациллы

Это—род Bacillus, палочковидные, Грам+, образуют эндоспоры, подвижные и неподвижные, большинство обитает в почве. По своим физиологическим свойствам они делятся на две подгруппы: а) культуры, образующие при разложении углеводов большое количество газов; б) культуры, разлагающие углеводы с образованием кислоты, но не газа.

К первой подгруппе относятся Вас. polymyxa и Вас. macerans. Они расщепляют крахмал, пектиновые вещества, интенсивно сбраживают гексозы, пентозы, органические кислоты, спирты. Устойчивы в кислой среде, развиваются в консервах, содержащих до 25% сахарозы. Вызывают образование пены, слизи, кисловатый запах (в компотах, томатных консервах и других).

Мезофильные бациллы – типа Bacillus subtilis

Bac.cereus

Clostr.perfingens (клетки и колонии)

Clostridium botulinum – палочки со спорами и колонии в питательной агаровой среде

Clostr. sporogenes

Clostr. Butyricum

Рис. 1. Остаточная микрофлора консервов

Ко второму подгруппе относятся бациллы типа Bacillus subtilis и ее многочисленные штаммы и разновидности. У многих представителей этой группы активно выражены протеолитические свойства, они расщепляют белки и дезаминируют аминокислоты. Образуют кислоты (молочную) и ацетилметилкарбинол из глюкозы, разлагают другие углеводы с образованием кислот, восстанавливают нитраты. Развиваются в широком диапазоне температур от 5 до 50°С, споры очень термоустойчивы (до 120—125°С). Споры часто обнаруживаются в продуктах перед стерилизацией и нередко среди остаточной микрофлоры готовых консервов, но, как правило, не вызывают видимых изменений внешнего вида банок и качества продукта.

При исследовании тысяч банок разных видов стерилизованных консервов (растительных, мясных, смешанных) выявлено, что до 60% остаточной микрофлоры относится к мезофильным бациллам. Вполне доброкачественные на вид и вкус продукты могли содержать какое-то количество спор указанной группы бацилл, но они не развивались в банках вследствие ослабления их биохимической и физиологической активности после термической обработки, а также из-за недостатка кислорода. Исключение представляет собой вид Bacillus cereus, который принадлежит к этой группе, но является потенциально опасным возбудителем пищевых отравлений (токсикоинфекции). Он развивается в диапазоне температур от 10 до 45°С при рН от 7 до 9,5. Эти бациллы вызывают гемолиз эритроцитов крови. Наряду с протеолитической активностью, они могут расщеплять сахара. Способны развиваться при концентрации NaCl до 10—15% и сахара—до 30—60%. Они широко распространены в природе, могут быть обнаружены как остаточная микрофлора, но также попадать в консервы во время охлаждения и при хранении недостаточно герметичных банок.

Мезофильные клостридии (Clostridium)

Эта группа наиболее опасна как остаточная микрофлора консервов. Основное их место обитания — почва. Мезофильные клостридии—это спорообразующие, Грам+, палочки, температура развития—10—15°С, каталазонегативные, строгие анаэробы.

Свойства клостридии разнообразны — они разлагают белки и сбраживают углеводы, расщепляют пектиновые вещества, крахмал: При анализе консервов, а также во время профилактического контроля консервов (перед стерилизацией) основное внимание сосредоточивают на выявлении в продукте клостридий. В литературе описано около 100 их видов. При определении вида проверяют токсигенные свойства, расположение споры в клетке, биохимические свойства (изменения молока, разжижение желатины, сбраживание тех или иных углеводов).

Пищевые отравления вызывают два вида микроорганизмов — Cl. botulinium и Cl. perfringens. Поскольку клостридий являются потенциально опасными для человека как возбудители тяжелых пищевых отравлений, поэтому у всех клостридий, выделяемых при анализах консервов, обязательно определяют способность их к токсинообразованию путем биопробы на мышах.

Среди клостридий наиболее распространены виды с субтерминальным расположением опор. Клостридий с центральной и субтерминальной спорой делят на три подгруппы.

А. Гнилостные «клостридий — разлагают преимущественно белки. Это - С1. sporogenes. Имеют очень термоустойчивые споры. Вызывают почернение продукта и тары. Не развиваются при рН ниже 5,6. Вызывают бомбаж мясных и мясоовощных консервов,

Б. Те, которые разлагают белки, но могут сбраживать углеводы. Это—Cl. botulinium, штаммы типа А, В, F, С, D, Е. Термоустойчивость их колеблется от 80 до 121°С. Наиболее термоустойчивы типы А и В. Период накопления токсина в консервах колеблется от 3 до 300 суток.; Возможность развития G1. botulinium в числе остаточной микрофлоры консервов зависит от рН, химического состава, температуры хранения. Границей является рН 4,4. Также имеет значение содержание NaCl и сахара (NaCl не более 10%, сахара не более 50%), действует в пределах температур от 10 до 55°С, но некоторые штаммы и при более низких температурах. Внешне развитие часто не проявляется, особенно в подкисленной среде. Контроль банок по внешнему виду на ботулизм практически невыполним. Определить токсичность продукта можно только путем биопробы.

К группе токсигенных клостридий относится также С1. pecfringens —типы А, В, С, D, E. Наиболее опасны типы А и С. В основном развиваются в мясных продуктах. Они широко распространены в природе — встречаются на сырье растительном и животном, в воде, пряностях, крупе, муке. Могут развиваться в консервах с рН от 3,5 до 5,3 и выше. В цельноконсервированных томатах, шпинате, щавелевом пюре, консервированных огурцах, обеденных консервах с мясом они действуют при температуре от 16 до 50°С, что сопровождается часто бомбажом банок. При рН выше 5,6 в продуктах почти всегда образуются токсины.

В маслянокислые — Cl. butyricum. Проявляют сахаролитические свойства. Они более кислотоустойчивые, чем протеолитические виды. Маслянокислые вызывают бомбаж консервов, в том числе томатопродуктов, при этом продукт как бы кипит. Встречаются в рыбных консервах в томатном соусе. В результате продукт приобретает неприятный кисло-гнилостный запах, пенится. Токсин не образуют.

Термофильные клостридий и бациллы

Большой вред консервному производству могут принести термофильные микроорганизмы —бациллы и клостридий. Они развиваются при температуре 50 —60°С. Обладают термоустойчивыми спорами и выдерживают самые высокие режимы стерилизации. Сильно обсемененными могут быть овощи, особенно картофель, зеленый горошек, сахар, мука, молоко, различные специи. Иногда сырье содержит до 10 тысяч спор на 1г продукта. Если обсемененность 1г продукта до -стерилизации такова, то готовая продукция может содержать от 10 до 100% нестерильных банок.

Среди термофилов, как и среди мезофилов, встречаются аэробы, облигатные анаэробы и факультативные анаэробы. Аэробные—Вас, aerothermophilus. Факультативно-анаэробные — Вас. coagulans, Вас. stearothermophilus. Облигатные анаэробы — С1. thermosaccharolyticum. Термофилы могут вызывать три вида порчи: плоскокислую, сероводородную и бомбаж. Плоскокислая порча характеризуется прокисанием продукта, но без внешнего изменения банки. Разжижение, расслоение продукта вызывают Вас. coagulans, Вас. stearothermophilus. Все они образуют из углеводов кислоты: молочную, уксусную, иногда муравьиную без видимого газообразования. Хорошо развиваются в зеленом го­рошке, сахарной кукурузе и многих видах пюреобразных консервов, содержимое которых подкисляется до рН 4,0—4,5 (началь­ное значение рН 6,0—6,2).

Вас. coagulans были выделены различными исследователями из консервов «Пюре из моркови», «Пюре из шпината», «Суп-пюре томатный» и других консервов для детского и диетического питания.

Сероводородная порча.. Возбудитель ее - Clostridium nigrificans. Продукт.чернеет, так как идет разложение, цистеина с образованием H2S, который дает с железом продукта, или банки черное окрашивание.

Бомбаж. Его возбудитель—термофил Сl.thermosaccharolyticum. Выделяет СО2, Н2, кислоты уксусную, масляную, белки не разлагает.

В пастеризованных консервах—компотах, соках могут сохраняться молочнокислые бактерии—лейконосток (вызывает слизистые комки, тягучесть).

В рыбных консервах в масле и плохо прогреваемых полуконсервах (ветчина в банках) могут сохраняться стафилококки. На органолептику они не влияют, но могут быть причиной пищевых отравлений (стафилококковый энтеротоксин).

Кроме остаточной микрофлоры, в консервах может присутствовать и вызывать порчу, так называемая «вторичная микрофлора», попадающая в банки после стерилизации в результате их негерметичности. Это происходит чаще всего с оборотной водой при охлаждении банок в автоклавах. Видовой состав вторичной микрофлоры может быть самым разнообразным. Присутствие неспорообразующих видов бактерий в консервах свидетельствует, как правило, о негерметичности банок (иногда является следствием нарушения при проведении анализа).