Картофельная болезнь хлебобулочных изделий
Картофельная болезнь хлеба носит микробиологический характер. Впервые это было установлено в 1885 г. Г. Лораном [6, 36, 65]. Этот вид порчи обычно поражает пшеничные сорта хлеба, производство которых занимает значительное место на хлебопекарных предприятиях страны. Этот вид микробиологической порчи усиливается в летний период, когда повышение температуры воздуха создает благоприятные условия для развития спорообразующих бактерий. Пораженный хлеб имеет влажный, мажущийся мякиш желтого или коричневого цвета, который при разламывании или резке образует тонкие, длинные, тягучие серебристые нити. Лежалый хлеб превращается полностью в коричневую мажущуюся массу с неприятным, вызывающим отвращение запахом.
В настоящее время в большинстве научных работ возбудителями картофельной болезни хлеба называют спорообразующие бактерии Bacillus subtilis (так называемая «сенная палочка», открыта Ehrenberg в 1835 г.) и
7 Bacillus mesentericus («картофельная палочка», открыта Laurent в 1885 г.) [6,52]. Однако здесь следует оговорить следующий факт: в современной систематике бактерий вид В. mesentericus не встречается [30, 52]. Предположительно он вошел в вид В. cereus. Именно виды В. subtilis и В. cereus входят сегодня в описание рода Bacillus [52], в данной работе в качестве возбудителей картофельной болезни хлеба рассматриваются виды В. subtilis . И в экспериментах нами использовались штаммы В. subtilis , из Коллекции штаммов хлебопекарных микроорганизмов ГОСНИИХП. По морфологическим признакам В. subtilis это мелкие палочки с закругленными концами, расположенные поодиночке или цепочками, в жидких средах могут образовывать длинные нити. Указанные палочки грамположительны, в молодых культурах обладают подвижностью. Размер клеток варьирует в (1,5-3,5)х(0,6-0,7) мкм для В. Subtilis, вида который образуют споры с диаметр превышает диаметр клетки.
Споры картофельной весьма устойчивы к воздействию высоких температур. Установлено [4, 6], что они погибают лишь при 121°С. Поэтому споры этого вида бактерий хорошо переносят прогрев выпекаемой тестовой заготовки, сохраняя в мякише хлеба свою жизнедеятельность.
На плотных питательных средах В. subtilis образует ветвящиеся колонии, сильно врастающие в агар. Все культуры картофельной палочки энергично разжижают желатин, восстанавливают нитраты до нитритов, активно гидролизуют крахмал, что делает мякиш хлеба липким, тянущимся. Не сбраживают галактозу, пентозы, за редким исключением сахарозу и мальтозу. Оптимальная температура роста для них 37-40°С, но и более низкая температура (30°С) позволяет бактериям хорошо размножаться. Сенная палочка медленнее разжижает желатин, слабее гидролизует крахмал, но хорошо сбраживает сахара с накоплением кислоты. Температурный оптимум составляет 37-50°С, при низких температурах В. subtilis развивается хуже картофельной палочки [6]. Содержащиеся в это видах протеолитические ферменты разрушают белки, что придает зараженному хлебу резкий специфический запах. Картофельная весьма чувствительны к реакции среды: оптимум рН лежит для них в пределах от 5 до 10, тогда как повышение кислотности среды подавляет их активность. Можно выделить несколько причин картофельной болезни хлебобулочных изделий:
1) Переработка муки с высоким содержанием спор - от 1 до 5 тыс. спор в 1 г. Известно, что источником распространения споровых аэробов является почва [66]. Видовой состав споровой микрофлоры в почве представлен в основном 9 видами: В. subtilis, В. polymyxa, В. cereus, В. megaterium, В. thuringiensis, В. pumilis, В. macerans, В. coagulans, В. circulans. Промежуточным звеном в цепочке «почва-хлеб» является зерно, а затем и мука. И здесь следует обратить внимание на тот факт, что если ранее картофельная болезнь чаще встречалась в южных регионах и в жаркий период времени, то сейчас ситуация изменилась. Разработаны способы особой обработки зерна, позволяющие снизить его зараженность спорами бактерий [24]. Но все проводимые мероприятия на стадии подготовки зерна к помолу лишь тормозят заболевание хлеба тягучей порчей, но не дают полной гарантии его микробиологической безопасности. Поэтому необходимо предупреждать порчу хлеба, вызываемую микрофлорой, на стадии тестоведения.
2) Инфицирование оборудования и помещений хлебопекарного предприятия спорами бактерий, которое происходит при переработке зараженной муки и нарушении санитарного режима предприятия [36]. Наиболее эффективным средством борьбы с этим источником заражения хлеба картофельной болезнью является использование дезинфицирующих средств, речь о которых пойдет ниже.
3) Неправильная вторичная переработка хлеба (приготовление сухарной крошки из зараженного бракованного хлеба, сушка брака при низкой температуре).
4) Нарушение технологических параметров производства хлебобулочных изделий (кислотный режим приготовления полуфабрикатов, влажность, пропеченность мякиша и др.).
5) Несоблюдение режима хранения хлеба (хранение неостывшего хлеба в теплом помещении). Установлено [4], что снижение температуры хранения хлеба с 37 до 25°С значительно (на 24-30 ч) задерживало его заболевание картофельной болезнью. Хранение же хлеба при 16°С практически полностью предотвращало его заболевание. Весьма важен вопрос, связанный с влиянием споровых палочек на здоровье человека. Картофельная болезнь изменяет физико-химические, биологические и органолептические свойства хлеба, в связи с чем последний теряет пищевую ценность и непригоден к употреблению. Кроме того, пораженный тягучей порчей хлеб токсичен и вызывает гибель 70 % экспериментальных животных . В настоящее время есть основания со всей определенностью утверждать, что постоянно поступающая извне в пищеварительный тракт микрофлора оказывает многостороннее и существенное влияние на организм человека. Характер воздействия поступающих извне микроорганизмов зависит как от состояния организма человека, так и от свойств первых. Еще в работах 50-х годов XX века, посвященных картофельной болезни, указывалось, что употребление зараженного хлеба небезопасно для человека и может обусловить различные токсикоинфекции. Проведенные исследования последних лет свидетельствуют о том, что среди других представителей рода Bacillus (В. subtilis, В. licheniformis, В. coagulans и др.) встречаются штаммы, характеризующиеся патогенными свойствами и вызывающие серьезные заболевания человека (эндокардиты, эндофтальмиты, менингиты, септицемии и др.). Тем не менее, в настоящее время не представляется возможным осуществить повсеместный контроль содержания спорообразующих бактерий, а также их свойств в хлебе перед его употреблением в пищу. Поэтому необходимы профилактические мероприятия по снижению количества бацилл в зерне, муке и хлебе [75].
На сегодняшний день в разных литературных источниках изложены разнообразные методы диагностики картофельной болезни хлеба [5, 15, 22, 38, 59 и др.].
Плесневение
В последние годы на хлебопекарных предприятиях России значительно расширился ассортимент вырабатываемых хлебобулочных изделий за счет применения новых видов сырья, разработки функциональной, диетической продукции; стали широко распространены различные виды хлеба в нарезке и упаковке, в связи с чем проблема микробиологической порчи, в частности, плесневения хлеба вновь стала актуальной. Причиной плесневения хлеба является контаминация поверхности хлебобулочных изделий плесневыми грибами, которая происходит после выпечки и остывания хлеба - вследствие оседания на продукции микромицетов, находящихся, главным образом, в воздухе, реже - на упаковке, таре, оборудовании, руках и одежде работников.
Потери от плесневения пищевых продуктов составляют до 5-10%. Кроме прямых потерь продукции, многие виды мицелиальных микромицетов-контаминантов ответственны за образование и накопление в пищевых продуктах микотоксинов, оказывающих мутагенное, тератогенное и канцерогенное действие, что представляет особую опасность для здоровья человека. Известно, что хлебобулочные изделия после термической обработки в печи относительно стерильны. Однако в процессе продвижения к потребителю (при укладке, транспортировке, хранении, продаже) происходит взаимодействие их с окружающей средой . В это время на поверхности хлеба оседает огромное количество спор мицелиальных грибов, которые при благоприятных условиях прорастают и образуют макроколонии. Особенно много спор плесеней содержится в воздухе помещений, в которых хранится бракованная продукция и возвращенный из торговой сети хлеб . Предприятия кондитерской и хлебопекарной промышленности - наиболее уязвимое звено с точки зрения грибковой обсемененности. Повышенная влажность в помещениях, благоприятный температурный режим и питательная среда - мельчайшие частицы муки, оседающие на поверхностях, создают все условия для роста плесневых грибов [41].
Чаще всего плесневение хлебобулочных изделий вызывается грибами родов Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus [6, 36, 41]. Мицелий гриба распространяется вначале по поверхности хлеба, затем по трещинам и порам проникает внутрь мякиша. Плесени образуют на поверхности изделий пушистые или бархатистые налеты разных цветов.
Это данной работе в качестве плесневение хлебобулочных изделий рассматриваются виды Penicillium funiculosum и Penicillium roqueforti из Коллекции штаммов хлебопекарных микроорганизмов ГОСНИИХП. Для того чтобы плесневение хлеба произошло, необходимо наличие соответствующих условий, благоприятных для развития плесеней. Так, развитие плесеней возможно при 5-50°С [4, 16]. С этой точки зрения лишь хранение хлебных изделий в замороженном состоянии исключает возможность их плесневения. Повышенная относительная влажность воздуха, в атмосфере которого хранится хлеб, особенно благоприятствует развитию плесеней. Большое значение с точки зрения возможности плесневения имеют свойства хлебобулочных изделий. Существенна влажность продукта или активность воды продукта . В этом отношении мякиш, имеющий влажность в пределах от 40 до 50 %, является более благоприятной средой для развития плесени, чем корка, имеющая значительно меньшую влажность. Поэтому плесневение мякиша обычно начинается с мест, примыкающих к трещинам или подрывам в корке или к участкам с наиболее тонкой и недостаточно обезвоженной корочкой.
Кислотность продукта также является фактором, влияющим на возможность и степень роста в нем микроорганизмов. Однако оптимальным для развития плесневых грибов является рН продукта от 4,5 до 5,5, поэтому кислотность хлебных изделий не ограничивает развитие в них плесеней. Хлеб, случае заражение плесневыми грибами, имеет неприятный вкус и запах вследствие расщепления белков, жиров и углеводов ферментами грибов. Заплесневевший хлеб уже не пригоден к употреблению. Мероприятия по предотвращению плесневения хлеба весьма различны и зависят от того, упакованы изделия или нет, а также от длительности хранения. Для неупакованных хлебобулочных изделий основной мерой является снижение зараженности спорами плесеней воздуха производственных помещений и хлебохранилища, а также оборудования и инвентаря, на котором хранится и транспортируется готовая продукция [4, 16]. Для этого необходимо соблюдение максимальной чистоты в производственных помещениях, борьба с запылением воздуха и хорошая вентиляция, особенно в хлебохранилище. Оборудование используемые при хранении и транспортировании готовой продукции, следует содержать в чистоте, тщательно промывать и периодически дезинфицировать. Все эти мероприятия должны проводится и в торговой сети, где осуществляется продажа хлеба. Для подавления развития плесневых грибов предложены различные химические, физические и биологические способы. Химические способы ингибирования роста мицелиальных грибов по данным отечественных и зарубежных исследователей, предусматривают применение органических кислот , а также их кальциевых и натриевых солей. Химические консерванты в основном вводят при замесе теста. В отдельных случаях ими обрабатывают поверхность хлеба [14, 16,36,49, 87]. Действие химических ингибиторов развития нлесневых грибов зависит от концентрации, темнературы и стенени контаминации продукта [16].