Микробиология консервов. Остаточная микрофлора

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 (плоды, овощи, мясо и др.), а также вспомогатель­ные материалы (соль, сахар, пряности и пр.), входящие в состав консервов, всегда в той или иной степени обсеменены различными микроорганизмами. Среди них могут встречаться возбудители порчи, обладающие термоустойчивыми спорами, а также токсинообразующие виды.

При подготовке продуктов к стерилизации некоторые технологические опера­ции, такие как мойка, бланширование и особенно обжаривание, снижают обсеменен­ность микроорганизмами. Другие же - дочистка вручную, резка, приготовление фар­ша, укладка в банки и прочее вновь повышают ее. Режимы термической обработки консервов (t и продолжительность) устанавливают в первую очередь на основа­нии термоустойчивости микроорганизмов, способных к токсинообразованию в про­дуктах, а также основных возбудителей порчи каждого 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 усло­вий. Имеет большое значение химический состав продукта, его рН. В кислой среде стерилизация достигается быстрее, т. к. ускоряется денатурация белков и клетки отмирают быстрее. Высокое содержание жира, а также соль, сахар повышают термоустойчивость. В промышленности для каждого вида консервов устанавливают определенный режим стерилизации.

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

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

Clostr. perfrigens Clostr. Butyricum.

(клетки и колонии).

Рисунок 20 - Остаточная микрофлора консервов

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 и доказано исследованиями и практикой, что большинство бесспо­ровых бактерий отмирает при нагревании во влажном состоянии до 60-70°С в тече­ние 15-30 мин, при t=80-100°C - в течение от нескольких секунд до 1-2 мин, споры бацилл и клостридий выдерживают 100° режим в течение нескольких часов. Они от­мирают только при t 120-130°C при обработке в течение 20-30 мин.

Особенно устой­чивы споры термофилов. В сухом жаре споры отмирают только при t=160-170°C. Во влажной среде гибель происходит в результате необратимых изменений в клетке - денатурация белков, инактивация ферментов и т.п. При воздействии сухого жара клетка гибнет в результате активных окислительных процессов. Применяют два спо­соба термообработки: пастеризацию и стерилизацию. Установлено, что отмирание при нагревании протекает постепенно (во времени) и подчиняется определенной за­кономерности. Если построить соответствующий график зависимости, то кривая вы­живаемости будет предоставлять собой почти прямую линию.

Такая прямая линия показывает, что при постоянной температуре в каждый последующий равный интервал времени отмирает одинаковый процент спор по отношению к числу выживших, т. е. отмирание клеток имеет логарифмический характер.

Микроорганизмы, выдержавшие режимы термического консервирования, назы­ваются остаточной микрофлорой. В состав этой 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 бациллы.

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

Мезофильные бациллы

Это - род Bacillus, палочки, Грам+, образуют эндоспоры, факультативные ана­эробы, большинство обитают в почве. По своим физиологическим свойствам делят­ся на две подгруппы:

а) культуры, образующие при разложении углеводов большое количество газов (Относятся Вас. polymyxa и Вас. macerans. Они разлага­ют крахмал, пектиновые вещества, интенсивно сбраживают гексозы, пентозы, органические кислоты, спирты. Устойчивы к кислотности, развиваются в консервах, содержащих до 25% сахарозы. Вызывают образование пены, слизи, кисловатый запах (в компотах, томатных консервах и др.);

б) культуры, разлагающие углеводы с образованием кислоты, но не газа (Относятся Вас. subtilis – mesentericus. Вас. mesentericus в определителе Берги считается как синоним Вас. Subtilis).

У многих представителей этой группы активно выражены протеолитические свойства, они расщепляют белки и дезаминируют аминокислоты. Они образуют кис­лоты (молочную) и ацетилметилкарбинол из глюкозы, разлагают другие углеводы также с образованием кислот, восстанавливают нитраты. Развиваются в широком диапазоне температур от 5 до 50°С, многие относятся к термотолерантам и могут развиваться при 55-60°С.

Число спор мезофильных бацилл в продуктах перед стерилизацией исчисляется десятками и сотнями клеток в 1 г. Они часто обнаруживаются не только в продуктах перед стерилизацией, но и среди остаточной микрофлоры - готовых консервов, но, как правило, не вызывают видимых изменений свойств и качества продуктов.

При исследовании тысяч банок разных видов доброкачественных консервов (растительных и мясных) выявлено, что 58-60% остаточной микрофлоры принадле­жало к мезофильным бациллам (Вас. subtilis, Вас. mesentericus и др., а также их различные штаммы и разновидности).

Вполне доброкачественные на вид и вкус консервы могут содержать какое-то количество указанных видов бацилл, которые не развиваются в банках, вследствие ослабления их биохимической и физиологиче­ской активности после термической обработки, а также из-за недостатка кислоро­да. Возможность развития мезофильных бацилл в консервированных продуктах определяется массированностью их обсеменения, рН и рецептурой консервов.

Вид Вас. cereus также принадлежит к этой группе, но является потенциально опасным возбудителем пищевых отравлений (токсикоинфекции). Вас. cereus - аэроб или фа­культативный анаэроб, t опт.=30-32°С, но диапазон действия от 10 до 45°С при рН от 7 до 9,5. Эти бациллы вызывают гемолиз крови. Наряду с протеолитической актив­ностью, они могут расщеплять сахара. Этот вид бактерий может развиваться при концентрации NaCI до 10-15% и сахара до 30-60%. Они широко распространены в природе, но в кишечнике не встречаются. Могут встречаться как остаточная микро­флора, а также попадать в консервы во время охлаждения и при хранении недоста­точно герметичных банок.

Мезофильные клостридии

Эта группа наиболее опасна как остаточная микрофлора консервов. Основное их местообитание - почва. Мезофильные клостридии - это спорообразующие, Грам+ палочки, t действия 10-55°С, 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 клостридии. В литературе описано около 100 видов. При определении вида проверяют токсигенные свойства, расположение споры в клетке, биохимические свойства (изменения молока, разжи­жение желатина, сбраживание тех или иных углеводов).

Пищевые отравления вызывают два вида - Cl. botulinim и Cl. Perfringens. Поскольку клостридии являются потенциально опасными для человека как возбуди­тели тяжелых пищевых отравлений, то у всех клостридий, выделяемых при анализах консервов, обязательно определяют способность их к токсинообразованию путем биопробы на мышах.

Среди клостридии наиболее распространены виды с субтерминальным располо­жением спор. Клостридии с центральной и субтерминальной спорой делят на три подгруппы.

а). гнилостные клостридии - разлагают преимущественно белки. Это - Cl. sporogenes. 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 и сбраживать углеводы. Это - Cl. botulinus, 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-х до 300 суток.

Возможность развития Cl. botuliniis в числе остаточной микрофлоры консервов зависит от рН, химического состава, t хране­ния. Границей является рН 4,4. Так же имеет значение содержание NaCI и сахара (NaCI не более 10%, сахара не более 50%), действуют в пределах t от 10 до 55°С, но некоторые штаммы при более низких. 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 клостридии относится также Cl. perfringens - типы А, В, С, D, E. Наиболее опасны А и С. В основном развиваются в мясных продуктах. 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 действуют при t от 16 до 50°С, что сопровождается часто бомбажом банок. При рН выше 5, 6 в продуктах почти всегда образуются токсины.

в) маслянокислые - Cl. Botulinus. Проявляют сахаролитические свойства. 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. Токсин не образуют. В результате продукт приобретает неприятный кисло-гнилостный запах, пенится.