Микрофлора зерна, муки, хлеба
Микрофлора зерна. В свежеубранном зерне преобладают бактерии рода Pseudomonas (90-99% всех бактерий). Из них 70-95% составляют P.herbicola.Эти микроорганизмы не вызывают порчи зерна, но, находясь в большом количестве и активном состоянии, интенсивно выделяют тепло и способствуют началу самосогревания. Вторым по значению количеству микроорганизмом являетсяP.fluorescens.При развитии других микроорганизмов (грибы, кокки, спорообразующие бактерии) бактерии рода Pseudomonas отмирают. Это свидетельствует о снижении качества зерна. При хранении запыленного зерна резко возрастает количество бактерий рода Bacillus, таких как B.subtilis, B. mycoides, B.megaterium и др. Дрожжевая микрофлора (грибы родов Saccharomyces, Torulopsis, Candida) не оказывают существенного влияния на качество зерна. Но при повышенной влажности они способствуют самосогреванию и появлению "амбарного запаха". Грибы родов Alternariaи Cladosporium встречаются только в свежеубранном зерне (их называют "полевые плесени"). В хранящемся зерне они заменяются плесневыми грибами родов Mucor, Penicillium, Aspergillus("плесени хранения"). На микрофлору зерна влияю различные факторы. Это погодные условия, способы уборки и транспортировки урожая, механические повреждения зерна, наличие сорных примесей, вид и сорт культуры.
Патогенные микроорганизмы попадают в зерно случайно, наиболее вероятно попадание возбудителей антропозоонозов. Зерно не является благоприятной средой для их развития. Поэтому большинство из них быстро отмирает при хранении. Зерно может выполнять роль переносчика инфекции.
Фитопатогенные микроорганизмы зерна. Зерновые культуры чаще всего поражаются фитопатогенными грибами. Среди них встречаются головня, спорынья, фузарии.
Головневые грибы относятся к классу базидиомицетов (Basidiomycetes) и насчитывают свыше 700 видов. Все виды являются паразитами. Особенно часто они паразитируют на злаковых растениях. Эти грибы образуют споры темного цвета с утолщенной оболочкой. Скопление черных спор на пораженном растении придает ему сходство с обугленным стержнем. Головня может вызывать расстройство слюнных желез, кишечника, служить причиной закупорки мелких кровеносных сосудов. В муке содержание головни не должно превышать 0,05%.
Наиболее распространена твердая головня ("мокрая", или "вонючая") пшеницы. Ее возбудитель Tilletia tritici (рисунок Д.1) внедряется в растение во время прорастания семян. К моменту цветения растения мицелий гриба проникает в завязь цветка и убивает ее. Вместо зерновки образуются округлые головневые мешочки, заполненные черными спорами (8-10 млн спор). Во время уборки урожая мешочки частично разрушаются и споры попадают на поверхность здорового зерна. Споры имеют гигроскопические свойства и при попадании влаги легко мажутся. При попадании спор в муку она приобретает темноватый оттенок и неприятный запах за счет содержания триметиламина. Пыльная головня вызывается грибом Ustilago tritici (рисунок Д.1). Вместо здоровых колосьев появляются колосья с разрушенными цветками, превращенными в черную пылящую споровую массу. С пораженных колосьев в начале цветения пшеницы споры разносятся ветром и попадают на рыльца здоровых цветков. Затем споры прорастают. Мицелий гриба проникает главным образом в зародыш. По внешнему виду зараженное зерно не отличается от здорового. Мицелий можно обнаружить только под микроскопом. При посевах зараженного зерна образуются черные пылящие деформированные колосья.
Спорынья (рисунок Д.2) относится к роду Claviceps класса Ascomycetes. На месте завязи в колосе образуются твердые крупные темно-фиолетовые рожки (склероции). Созревший склероций падает на землю, где и зимует. Весной рожки прорастают, образуют плодовые тела, которые представляют собой красноватые головки на длинных ножках. Внутри головок находятся перитеции с пучком асков, в каждом из которых содержится восемь нитевидных аскоспор. При созревании головок аски лопаются и аскоспоры с силой вылетают. Споры переносятся ветром и попадают на здоровые растения, где прорастают, образуя мицелий, который разрушает завязь цветка. Гифы грибов в пораженной завязи постепенно образуют рожки. В рожках содержатся вещества, ядовитые для человека и животных. С пораженным зерном спорынья может попадать в муку, в изделия из муки и вызывать эрготизм. Микотоксины спорыньи очень стойкие и могут длительно сохраняться в зерне. Примесь спорыньи в зерне строго регламентируется (не более 0,05%).
Фузариозы зерна вызывают грибы рода Fusarium . Размножаются с помощью конидий, которые у многих видов грибов этого рода имеют серповидную или удлиненно-овальную форму. Фузариозы широко распространены в районах с влажным прохладным климатом и поражают не только зерновые, но и некоторые другие культуры (картофель, свеклу и др.). Конидии могут заражать семена, они также хорошо сохраняются в почве и служат источником заражения.
Изменение микрофлоры зерна при хранении. На микрофлору зерна при хранении влияют температура, аэрация, целостность зерна, состояние его покровных тканей, количество и видовой состав примесей. Губительно действуют на микрофлору прямые солнечные лучи. Если зерно содержится в сухом состоянии и при постоянной температуре, то при хранении наблюдается снижение количества микроорганизмов и изменение их видового состава. При дальнейшем хранении микроорганизмы находятся в состоянии покоя и не размножаются. При повышении температуры и влажности микрофлора начинает развиваться. При этом происходит замена одних видов микроорганизмов другими, в частности замена эпифитной микрофлоры плесневыми грибами. Может происходить процесс медленного плесневения.
Роль микроорганизмов в самосогревании зерна. Самосогревание зерновой массы наступает в результате активной жизнедеятельности всех ее живых компонентов, в т.ч. и микроорганизмов. Основными условиями являются повышенная влажность, оптимальная температура и доступ воздуха. Зерновая масса имеет малую теплопроводность, поэтому образующееся тепло задерживается в ней и температура постепенно повышается. В процессе самосогревания наиболее активная роль принадлежит плесневым грибам. Самосогревание обычно начинается при температуре около 250С (оптимальной для плесневых грибов) и влажности зерна около 20%. В процессе самосогревания модно выделить несколько этапов.
- Температура повышается до 24-300С. Увеличивается общее количество микроорганизмов, в том числе количество эпифитных бактерий и плесневых грибов. При этом P.herbicola активно размножаются только в самом начале первого этапа самосогревания, в конце его постепенно погибают. Вместо этого вида появляются другие неспорообразующие бактерии. Качество зерна на первом этапе снижается незначительно.
- Температура повышается до 400С. Значительно снижается количество эпифитных микроорганизмов. Усиленно размножаются плесневые грибы родов Penicillium, Aspergillus, Fusarium, а также актиномицеты, аэробные бациллы (B.mesentericus, B.subtilis,), кокки. Наблюдается отпотевание зерна, понижение сыпучести, солодовый запах и запах печеного хлеба, потемнение зерна.
- Температура повышается до 500С. Происходит снижение общего количества микроорганизмов за счет полного исчезновения эпифитной микрофлоры и значительного сокращения числа плесневых грибов (встречаются отдельные представители родаAspergillus). Наблюдается накопление спорообразующих термофильных бактерий. Зерно приобретает затхлый, и даже гнилостный запах, сыпучесть его значительно снижается. Ярко выражено потемнение оболочек зерна пшеницы и ржи.
- Температура повышается до 70-750С. При такой температуре в зерновой массе гибнут почти все ее живые компоненты, в том числе и микроорганизмы. Это конечная стадия. Затем зерно начинает постепенно охлаждаться, но вместе с тем оно теряет к тому времени все свои ценные питательные качества.
Если процесс самосогревания не приостановить в его начальной стадии (на первом этапе), то зерно испортится. Для ликвидации начавшегося самосогревания зерна применяют активное вентилирование, сопровождаемое основательным охлаждением зерна
Микрофлора муки. Содержание микроорганизмов в муке зависит от их содержания в зерне, способа очистки зерна, выхода и сорта муки. Видовой состав микрофлоры свежесмолотой муки аналогичен микрофлоре зерне. При хранении качественный состав микрофлоры изменяется – накапливаются молочнокислые и другие кислотообразующие бактерии, отмирают неспорообразующие бактерии. При нарушении режимов хранения муки в ней могут возникать различные виды порчи
Плесневение – наиболее распространенный порок муки, возникает при относительной влажности воздуха выше 75%. Развиваются плесневые грибы родов , Aspergillus. Penicillium. Мука приобретает неустранимый запах плесени, становится недоброкачественной. Распространение плесневения во внутренние слои муки может привести к самосогреванию.
Прокисание муки обычно начинается во внутренних слоях (в отличие от плесневения). причиной прокисания является развитие в муке кислотообразующих бактерий (например, молочнокислых), которые сбраживают сахара с образованием различных органических кислот. Воздействие на крахмал амилаз муки и амилолитических бактерий приводит к увеличению в муке сахаров и, следовательно, к развитию кислотообразователей. В муке появляется специфический кислый запах и вкус, возрастает титруемая кислотность.
Прогоркание муки возникает вследствие воздействия на содержащиеся в ней жиры кислорода воздуха и липах, продуцируемых плесневыми грибами и бактериями. Свободные жирные кислоты и другие продукты распада липидов придают муке неприятный запах и горький вкус.
Для предотвращения порчи муки необходимо строго соблюдать правила хранения, не допуская повышения влажности и колебания температуры.
Микрофлора теста
При изготовлении теста для его разрыхления используют дрожжи-сахаромицеты, применяют также закваски на основе молочнокислых бактерий. Дрожжи оказывают существенное влияние на вкус и аромат хлеба, так как кроме этанола и диоксида углерода образуют ацетоин, диацетил, эфиры, высшие спирты. Гетероферментативные молочнокислые бактерии, кроме молочной, образуют значительное количество летучих кислот и других продуктов брожения. Молочная кислота способствует набуханию белков, в результате чего увеличивается вязкость и газоудерживающая способность теста. Кроме того, в тесте встречаются микроорганизмы, вносимые с мукой и другими материалами. Эти микроорганизмы условно можно разделить на три группы: 1) Сапрофиты, не влияющие на процесс брожения теста (р. Micrococcus, Sarcina). 2) Микроорганизмы, нарушающие ход брожения теста, ухудшающие качество готового хлеба. Это дрожжи родов Candida и Torulopsis, слизеобразующие бактерии Leuconostoc mesenteroides и Bacteroides coagulans. Дрожжи рода Candida снижают мальтазную активность прессованных дрожжей, ухудшают их подъемную силу. Они не участвуют в процессе брожения теста, а лишь активно конкурируют с бродильной микрофлорой, потребляя питательные вещества. L. mesenteroides вызывают образование слизи, B. coagulans - интенсивное кислотообразование, образование тягучих слизистых сгустков, появление сырного запаха. 3) Микроорганизмы – вредители, развитие которых в тесте приводит к микробиологической порче готовых хлебобулочных изделий.
Микрофлора хлеба. В процессе выпечки хлеба вегетативные формы микроорганизмов погибают, но в мякише хлеба могут выжить споры бактерий, иногда остаются живыми отдельные клетки микроскопических грибов и молочнокислых бактерий. При нарушении санитарных режимов транспортировки и хранения хлеба могут развиваться различные виды порчи.
Тягучая порча хлеба ("картофельная болезнь") вызывается аэробными спорообразующими бактериями рода Bacillus (B. mesentericus, B. subtilis, B. mycoides). Попадают эти бактерии в хлеб с сырьем. Споры сохраняются при выпечке. В благоприятных условиях они прорастают и вызывают порчу. Пораженный хлеб имеет влажный, мажущийся, тягучий мякиш желто-коричневого цвета и неприятный запах. Портится в основном пшеничный хлеб с невысокой кислотностью в летнее время. Протеолитические ферменты бактерий вызывают гидролиз белков хлеба. Можно выделить следующие стадии развития этой порчи хлеба: 1) появление легкого фруктового запаха; 2) более сильный запах; 3) запах и липкость мякиша; 4)тягучесть мякиша (мякиш тянется нитками), зловонный запах. Для предотвращения порчи следует повышать кислотность, снижать температуру хранения, производить дезинфекцию оборудования.
Плесневение хлеба вызывают различные виды плесневых грибов. Происходит порча товарного вида хлеба, появляется неприятный запах и вкус. Кроме того, некоторые виды плесневых грибов продуцируют опасные для здоровья человека микотоксины. Плесневение возникает во время хранения при повышенной температуре и относительной влажности воздуха более 70%. Обсеменение спорами плесневых грибов происходит через воздух, оборудование, руки. Мицелий гриба разрастается вначале на поверхности, а затем по трещинам проникает внутрь мякиша. Сначала на хлебе может появиться серо-зеленая плесень Aspergillus glaucum, черная (хлебная) плесень Rhizopus nigricans, сине-зеленая плесень Penicillium glaucum. В дальнейшем может развиваться желто-коричневая плесень Penicillium olivaceus, черно-коричневая Aspergillus niger. Позднее всего на хлебе обнаруживается белый налет плесени Aspergillus candicans и светло-серый – Mucor mucedo. Для предотвращения процесса плесневения хлеба его следует выпекать с гладкой неповрежденной коркой. После выпечки хлеб следует укладывать таким образом, чтобы между буханками была воздушная прослойка. Необходимо быстро охлаждать хлеб после выпечки. Хранить хлеб следует в сухом, хорошо вентилируемом помещении при температуре не более 100С. Необходимо немедленно удалять заплесневелый хлеб.
Меловая порча хлеба оказывает влияние на товарный вид продукции, но для человека не опасна, вызывается микроскопическими грибами родов Monilia, Endomyces. На поверхности корки или в мякише на местах разреза появляются белые пятна, которые через короткий срок становятся сухими, порошкообразными, напоминающими мел или мучную пыль.
Пигментообразование. При высокой влажности воздуха бактерии Serratia marcescens (чудесная палочка) образуют колонии, содержащие красный пигмент продигиозин. Продуцируемые этими бактериями ферменты осахаривают крахмал и разжижают клейковину. Хлеб теряет товарный вид. На хлебе могут также развиваться микроорганизмы, образующие пигменты желтого, оранжевого, синего, фиолетового цвета, в частности дрожжи рода Rhodotorula, грибы Oidium auranticum, Ascosporum roseum.
Микрофлора плодов и овощей
Защитным механизмом плодов и овощей от фитопатогенных микроорганизмов являются кожица, восковой налет, пушок, фитонциды и др. Кожица - первая преграда на пути микроорганизмов. Многие плоды покрыты восковым налетом, при удалении которого быстро возникает порча. Пушок мешает проникновению микроорганизмов внутрь плода. Барьером для микроорганизмов в клубнях картофеля служит суберин, образующийся в виде пробкового слоя в поврежденных местах.
Плоды чаще поражаются плесневыми грибами и дрожжами, которые хорошо развиваются в кислой среде, реже – бактериями. По мере созревания и перезревания плодов их кожица легко повреждается. Споры грибов проникают внутрь и прорастают. При этом мицелий гриба может механическиповреждать мякоть плода. Многие грибы продуцируют целлюлазу, гидролизующую клетчатку растительной клетки. Разрушая стенки клеток плодов, грибы получают доступ к клеточному соку, богатому питательными веществами. Затем мицелий может частично выхолить на поверхность плода, образуя органы плодоношения. При помощи пектинэстеразы, полигалактуронодазы грибы расщепляют пектиновые вещества плодов. Происходит мацерация растительных тканей. Мякоть плодов приобретает на пораженных участках рыхлое, губчатое строение. Многие грибы гидролизуют крахмал. В процессе жизнедеятельности грибы используют углеводы, окисляя их в органические кислоты. Происходит повышение кислотности. Часть углеводов сбраживается в спирт. Затем грибы начинают окислять органические кислоты и спирты до образования конечных продуктов. Таким образом, плоды теряют питательные вещества, входящие в их состав. Понижение кислотности способствует развитию различных бактерий, которые заканчивают процесс разложения. При развитии грибов на поверхности и внутри плодов образуются темно-коричневые пятна. Это обусловлено окислительным действием ферментов грибов на дубильные вещества (образуются флобафены).
Овощи также поражаются грибами, однако большинство их имеет низкую кислотность, поэтому они значительно легче подвергаются бактериальному разложению.
Гнили плодов и овощей. Возбудителем плодовой гнили является гриб Monilia fructigena (лат.monilia – ожерелье) класса Ascomycetes (рисунок Д.3). Гриб поражает в основном семечковые плоды. Он имеет хорошо развитый мицелий и короткие конидиеносцы с цепочками бесцветных конидий лимоновидной формы. Зимует гриб в остатках плодов, упавших на землю. Заражение плодов конидиями вызывают насекомые, повреждающие кожицу. Около поврежденной части плода появляется бурое пятно, которое довольно быстро разрастается и приобретает коричневую окраску. На поврежденной поверхности видны конидиеносцы гриба с конидиями в виде круглых серых бородавок, которые располагаются концентрическими окружностями. Под пятном мякоть плода становится губчатой, коричневого цвета. При низких температурах пораженные плоды мумифицируются, становятся черными и затвердевают. Поэтому заболевание называется еще черной гнилью.
Монилия M. laxa вызывает коричневую гниль косточковых плодов. На поверхности плодов появляются буро-желтые подушечки довольно крупных размеров, расположенные концентрическими окружностями. На пораженных участках мякоть плодов становится коричневой. Затем начинают развиваться сапрофитные плесневые грибы. Монилия M. cinerea вызывает серую гниль косточковых плодов. Горькую гниль вызывает гриб Gloecosporium fructigenum. Он образует короткие конидиеносцы с одной конидией цилиндрической формы. На поверхности яблок при хранении образуется углубленное буроватое пятно с бледно-розовыми точками. Гниль проникает глубоко внутрь, при этом мякоть становится водянистой и плод приобретает горький вкус. Горькую гниль вызывает также Trichothecium roseum, образующий на поверхности плодов розовый налет. Голубую и оливковую гниль цитрусовых вызывают грибы рода Penicillium.
Шейковую гниль лукавызывает гриб Botrytis allii(лат. botrytis – кудрявый). Заражение происходит в поле до уборки урожая, но порча возникает в период хранения. Луковица поражается около шейки. Ткань становится водянистой, желто-розовой окраски, покрывается серым плотным налетом, затем превращается в черную пленку. Ткань размягчается и сгнивает (рисунок Д.3). ГрибBotrytis cinerea вызывает серую гниль ягод, овощей, капусты, свёклы.
Черную гнильтоматов вызывает гриб Diplodia destructive. Он растет при высокой влажности на поврежденных участках. Гриб Fusarium solani вызываетрозовую гниль. Проникая через поврежденную кожицу томатов, гриб размягчает ткань, образуя на поверхности белый или розовый плотный налет. Черную гниль томатов, а также моркови и цитрусовых вызывают представители рода Alternaia. Белую гниль томатов, моркови, петрушки, огурцов вызывают грибы рода Sclerotinia. На поверхности овощей образуются пушистые белые хлопья. При высокой влажности эти грибы развиваются даже при низкой температуре хранения.
Болезни картофеля. Фитофтора- распространенная и опасная болезнь, возбудителем которой является гриб Phytophthora infestans класса Phycomycetes (рисунок Д.3). Поражаются также томаты и семечковые плоды. Развитию болезни картофеля особенно способствует дождливая и пасмурная погода. Зооспоры фитофторы попадают на смоченный картофельный лист и прорастают и образуют мицелий. По краям листьев появляются темно-бурые пятна. Они постепенно разрастаются и покрывают весь лист, который засыхает или сгнивает. На нижней поверхности пораженного листа образуется белый налет, состоящий из конидий. От листьев болезнь передается клубням, на которых возникают темные пятна. Хотя болезнь не передается от клубня к клубню, картофель мало стоек, он поражается другими грибами и бактериями, приводящими к мокрой гнили. Гриб стоек к низким температурам. Избыток азотных удобрений снижает устойчивость картофеля к фитофторе, а фосфорных – повышает. Для предотвращения заражения клубней вследствие контакта с листьями, необходимо убирать картофель через 10-14 дней после отмирания ботвы. Гриб поражает также томаты, собранные до появления розовой окраски. Вначале появляются коричневые пятна, которые потом затвердевают. Мякоть под кожицей приобретает светло-коричневую окраску. Затем порчу заканчивают бактерии.
Рак картофелявызывает гриб Synchitrium endolioticum. На поверхности клубней вблизи глазков вначале образуются небольшие гладкие и светлые бугорки, которые разрастаются в бугорчатые наросты, заполненные спорами. Опухоль представляет собой разросшуюся мясистую ткань, не защищенную пробковым слоем. В опухолевых клетках находятся споры гриба, и откладывается крахмал. Пораженный картофель непригоден lдля хранения и переработки. Споры гриба сохраняются в почве десятки лет. От этой болезни в дождливое лето при температуре 200С в поле гибнет до 50% урожая.
Грибами вызывается также обыкновенная парша, черная парша (ризоктония), сухая гниль картофеля. Бактерии являются причиной мокрой гнили картофеля, при которой пораженная ткань чернеет и превращается в слизистую бесформенную массу с гнилостным запахом, а также болезни под названием черная ножка.
Болезни винограда. Среди болезней винограда наиболее распространены мильдью, оидиум, ботриоз, плодовая гниль, которые вызываются грибами (рисунок Д.3). Среди болезней бактериального происхождения отмечаются бактериоз ягод и бактериальный рак.
Мильдью (ложная мучнистая роса) наиболее распространенная болезнь винограда. Возбудителем является гриб Plasmopara viticola. Он способен образовывать зооспоры. Заражение винограда происходит в дождливое лето, на сырых участках земли. Поражаются зеленые части куста. На листьях образуются маслянистые пятна. С нижней стороны листа пятна покрываются белым мучнистым налетом. При сильном поражении листья полностью осыпаются. Ягоды приобретают грязно-серый цвет, опадают с гребня.
Оидиум (мучнистая роса, пепелица) 3анимает второе место среди болезней виноградной лозы. Возбудителем является гриб Uncinulla necatir. Наиболее благоприятные условия для развития возбудителя - температура 16-250С, относительная влажность воздуха 60-80%. На поверхности зеленых листьев образуется серый налет. В осенний период в налете появляются темно-коричневые тела – перитеции, которые различимы простым глазом. В них находятся 3-4 сумки со спорами. Весной они прорастают и образуют конидиеносцы со спорами.
Ботриоз. Возбудителем является грибBotrytis cinerea. Среди плесневых грибов, развивающихся на виноградной грозди в период созревания ягод, этот гриб занимает одно из первых мест по своему практическому значению. В зависимости от условий развития ботритис может оказывать на качество вина как отрицательное, так и положительное значение. Отрицательное значение - гриб вызывает серую гниль винограда. Косвенные отрицательные значения заключаются в том, что фунгициды, применяемые против серой гнили, оставаясь на ягодах, могут задерживать спиртовое брожение, отрицательно сказываться на вкусовых качествах вина (при дозах более 2 мг/л). Положительное значение состоит в том, что при высоких температурах и умеренной влажности B. cinereaпри развитии разрушает кожицу ягод, а это приводит к испарению воды и увеличению сахаристости ягод. Происходит завяливание ягод на гроздях (изюм). Это явление носит название благородной гнили. Из такого винограда готовят вина высокого качества
Болезни сахарной свёклы. Различают болезни сахарной свёклы в процессе вегетации и во время хранения. Вызываются эти болезни грибами и в меньшей степени бактериями. Различают три группы болезней: болезни листового аппарата (они не оказывают влияние на развитие кагатной гнили, но ослабевают устойчивость свёклы при хранении); болезни, возникающие в период вегетации, но не очень опасные при хранении свёклы (рак корня, парша, дуплистость, бурая гниль и др.); болезни периода вегетации, переходящие при хранении в кагатную гниль (фузариоз, фомоз, хвостовая гниль), эти болезни являются наиболее опасными..
Меры борьбы с кагатной гнилью. Свекловичный корень обладает высокой естественной устойчивостью к заболеваниям. Основные мероприятия по защите его от микроорганизмов сводится к сохранению иммунитета. Меры борьбы: селекция устойчивых сортов; соблюдение правил уборки урожая, обрезки, транспортировки урожая, подготовки его к складированию в кагаты; применение антисептиков (основным антисептиком является гашеная известь, создающая щелочную среду, неблагоприятную для развития грибов). Однако известкование не применяется при хранении свёклы с механическими повреждениями и подмороженной, так как щелочная реакция сопутствует развитию бактериоза. Мало эффективна обработка щелочью и для борьбы с фомозом, так как гриб-возбудитель устойчив к повышенной щелочности.