ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

НА ИХ МИКРОБНЫЙ СОСТАВ

Так как продукты питания имеют растительное или животное происхождение, необходимо учитывать параметры растительных и животных тканей, влияющих на рост микроорганизмов. Механизмы защиты растений и животных от проникновения и развития в них микроорганизмов достаточно полно изучены. Поэтому механизмы защиты можно эффективно использовать для предотвращения или замедления роста патогенных и гнилостных микроорганизмов впродуктах растительного и животногопроисхождения.

ВНУТРЕННИЕ ПАРАМЕТРЫ

К внутренним параметрам относятся рН, содержание влаги, окислительно-восстановительный потенциал, содержание питательных веществ,

антимикробные компоненты и биологические структуры. Воздействие этих факторов на микроорганизмы в пищевых продуктах рассматривается ниже.

Рн. Большинство микроорганизмов хорошо растет при рН около 7,0 (6,6-7,5), а небольшое их количество растет при рН ниже 4,0. Например, уровень рН для роста отдельных групп, родов или видов составляет: для плесеней 1,0 – 2,0; дрожжей – 2,5 – 3,5; Salmonella – 4.0 – 6.5; Shigella – 5,5 – 6.5; Escherichia coli – 5,8 – 7.5;Clostridium perfringens – 6.0 – 8.5;Campylobacter spp. – 6.0 – 8.5.

Одна часть пищевых продуктов характеризуется своей природной кислот ностью; другая обязана своей кислотностью деятельности определенных микроорганизмов. Последний тип относится к биологической кислотности и представлен такими продуктами, как ферментированные молочные продукты, квашеные овощи и маринады.

Фрукты, безалкогольные напитки, уксус и вина имеют рН ниже точки, при которой обычно растут бактерии. Качество хранения этих продуктов в значительной мере связано с уровнем рН: фрукты подвергаются порче под действием плесеней и дрожжей, что связано со способностью этих организмов расти при значениях рН < 3,5. Это значение значительно ниже минимального значения для большинства гнилостных бактерий и для всех бактерий, вызывающих пищевые отравления. Природная кислотность пищевых продуктов, особенно фруктов, может рассматриваться как способ защиты их тканей от деструктивного воздействия микроорганизмов. Интересно, что плоды имеют значения рН ниже тех, что необходимы для роста многих гнилостных организмов. Большинство мясных продуктов и море продуктов имеют конечный минимальный рН около 5,6 и выше, что делает эти продукты восприимчивыми к порче, вызываемой как бактериями, так и плесенями и дрожжами.

После убоя гликоген мяса превращается в молочную кислоту, что приводит к понижению уровня рН от 7,4 до ~5,6, в зависимости от вида животного. Для говядины самое низкое значение рН – 5,1 и самое высокое – после созревания – 6,2. Обычное значение рН для говядины примерно равно 5,6 – 6,4. Самое низкое и самое высокое значения рН для баранины и свинины составляют 5,4 и 6,7 и 5,3 и 6,9 соответственно. Конечное значение рН свинины может быть ниже 5,0. Влияние таких значений рН на микроорганизмы очевидно. У большинства рыб конечные значения рН находятся в диапазоне от 6,6 до 6,8.

Приблизительное значение рН некоторых пищевых продуктов колеблется в значениях: масло – 6,1- 6,4; пахта – 6,2-6,5; молоко – 5,5; сливки – 4,9 – 5,9; сыр – 5,9; говядина – 5,1 – 6,2; ветчина – 5,9 – 6,1; курица – 6,1 – 6,4;

рыба – 6,6 – 6,8.

Бактерии имеют поверхностный отрицательный статический заряд. По этой причине незаряженные вещества могут проникать в клетку, тогда как ионизированные вещества не могут. При нейтральном или щелочном рН органические кислоты не проникают через мембрану, тогда как при кислых значениях рН эти компоненты не ионизированы и могут поступать в отрицательно заряженную клетку. Степень ионизации боковых цепей ионизируемых аминокислот изменяется при любом показателе рН, отличном от нейтрального, и может приводить к увеличению денатурации мембранных и транспортных белков. Неблагоприятный уровень pH делает клетки более чувствительными к действию токсичных веществ различной природы.

Окислительно-восстановительныйпотенциал. Микроорганизмы проявляют переменную чувствительность к окислительно-восстановительному (ОВ) потенциалу (O/R, Eh) среды обитания, который обозначают символоме. Как правило, ОВ потенциал субстрата может быть определен как легкость, с которой субстрат теряет или приобретает электроны. Когда элемент или вещество теряет электроны, оно окисляется, тогда как субстрат, который приобретает электроны, становится восстановленным. Вещество, которое легко отдает электроны,–хороший восстановитель, а то, что легко принимает электроны, – хороший окислитель. Когда электроны переносятся от одного вещества к другому, между этими веществами создается разница потенциалов. Эта разница может быть измерена при использовании подходящего оборудования и выражена в милливольтах (мВ). Чем больше окислено вещество, тем более положительным будет его электрический потенциал. Когда концентрации окислителей и восстановителей равны, электрический потенциал равен нулю.

Максимальные положительные и отрицательные значения ОВ могут быть летальными для соответствующих групп микроорганизмов.

OB потенциал пищевых продуктов определяется следующими параметрами: специфический OB потенциал сырья; буферная емкость- это сопротивляемость изменению потенциала пищевых продуктов; давление кислорода атмосферы вокруг пищевого продукта; доступ атмосферы к продукту.

Некоторым бактериям для начала роста необходимы восстановленные условия (Eh примерно -200 мВ), тогда как другим бактериям нужен для роста положительный Eh. К первой категории относятся анаэробные бактерии, такие как род Clostridium; ко второй принадлежат аэробные бактерии, такие как некоторые виды рода Bacillus. Некоторые аэробные бактерии в действительности растут лучше при слегка восстановленных условиях, и эти организмы относятся к микроаэрофилам. Примерами микроаэрофильных бактерий могут служить лактобациллы и кампилобактеры. Некоторые бактерии способны расти как при аэробных, так и при анаэробных условиях. Бактерии такого типа называются факультативными анаэробами. Большинство плесеней и дрожжей, выделяемых с поверхности продуктов и изнутри, — аэробы, хотя небольшое количество имеет черты факультативных анаэробов.

При рассмотрении OB потенциала растительных пищевых продуктов, особенно растительного сока, выясняется, что они имеют значения Eh от +300 до + 400 мВ. Неудивительно, что аэробные бактерии и плесени чаще всего вызывают порчу продуктов этого типа. Цельные мясные продукты имеют значения Eh около – 200 мВ; в фарше Eh обычно равно +200 мВ. Сыры различных типов имеют OB потенциал в отрицательной области: от -20 до -200 мВ.

OB потенциал мышц до наступления посмертного окоченения и после созревания мяса влияет на рост анаэробных бактерий. Обнаружено, что OB потенциал M . sternoeephalicus лошади сразу после смерти был равен +250 мВ. При таком значении Eh клостридии теряли способность размножаться. Через 30 ч после смерти OB потенциал упал примерно до 30 мВ в отсутствие бактериального роста. Рост клостридии наблюдался при значении OB потенциала 36 мВ и ниже.

Аэробы могут могут снижать ОВ потенциал окружающей среды, тогда как анаэробы не могут. При росте аэробов количество О₂ в среде уменьшается, что приводит к снижению ОВ потенциала; и рост замедляется по мере расходования организмами О₂-донирующих или водород-акцептирующих веществ среды. Наличие или отсутствие подходящего количества окислительно-восстановительных агентов в среде имеет очевидную важность для роста и активности микроорганизмов.

Рост анаэробов имеет место при пониженных значениях ОВ потенциала. Исключение кислорода может быть необходимым для некоторых анаэробов: C lostridium perfringens, B acteroides fragilis и P eptococcus magnus.

Содержание питательных веществ. Для роста и функционирования микроорганизмам необходимы конкретные важные компоненты среды: вода; источник энергии; источники углерода и азота; витамины и подобные факторы роста; минералы.

Источником энергии микроорганизмов, выделенных из продуктов

питания, служат сахара, спирты, жиры и аминокислоты. Часть микроорганизмов способны утилизировать сложные углеводы (крахмал и целлюлоза), и использовать их в качестве источника энергии, разлагая перед этим до простых сахаров.

Кроме аминокислот в качестве источника азота некоторые микробы способны утилизировать нуклеотиды, тогда как другие нуждаются в пептидах и протеинах. Вообще, простые компоненты, такие как аминокислоты, утилизируются почти всеми организмами в первую очередь до более сложных соединений, таких как высокомолекулярные белки. То же самое верно для полисахаридов и жиров.

В низких количествах микроорганизмы могут испытывать потребности в витаминах, макро- и микроэлементах.

Антимикробные компоненты. В пищевых продуктах имеются определенные природные вещества с антимикробной активностью, обусловливающей их устойчивость к воздействию микроорганизмов. Растения содержат эфирные масла, обладающие противомикробной активностью: эвгенол в гвоздике, аллицин в чесноке, коричный альдегид и эвгенол в корице, аллилизотиоцианат в горчице, эвгенол и тимол в шалфее. Коровье молоко содержит лизоцим, лактоферрин, конглютинин и лактопероксидазную систему, ингибитор ротавируса. Молочный казеин, как и свободные жирные кислоты, обладает антимикробным действием при определенных условиях.

Лизоцим, овотрансферрин и кональбумин содержатся в яйцах и обеспечивают яйца довольно эффективной антимикробной защитой. Во фруктах, овощах, чае, мелассе (черной патоке) и других растительных источниках обнаружены производные гидроксилимонной кислоты (β-кумаровая, феруловая, кофеиновая и хлорогеновая кислоты. Они проявляют антибактериальную, а некоторые из них и противогрибковую активность. Лактоферрин – железосодержащий гликопротеин ингибирует рост бактерий. Его используют в качестве микробного блокирующего агента для говяжьих туш. Отдельные антимикробные компоненты пищевых продуктов ингибируют рост не только микробиоты порчи, но и подавляют рост патогенных бактерий, в том числе Salmonella enteritidis.

Крестоцветные растения (кочанная капуста, брюссельская капуста, брокколи, репа и так далее) содержат глюкозинолаты, которые распадаются до изотиоцианатов, обладающих как противогрибковой, так и противомикробной активностью.

Лактопероксидазная системаприсутствует в коровьем молоке и состоит из трех компонентов: лактопероксидазы, тиоцианата и H₂0₂. Компоненты обладают антимикробным эффектом: грамотрицательные психрофилы, такие как псевдомонады, достаточно чувствительны к ней. Необходимое количество лактопероксидазы составляет 0,5-1,0 ррm*, а коровье молоко обычно содержит 30 ppm. Их количества в молоке варьирует. Для ингибиторной системы требуется около 100 ед/мл перекиси водорода, но в молоке обычно содержится только 1-2 ед/мл. Эффективное количество тиоцианата составляет примерно 0,25 мМ^*, тогда как в молоке его количество варьируется между 0,02 и 0,25 мМ.

__________________________________________________________________

^*ррm–частей на миллион.

^*мМ^* – милимоль (10³)

При активации лактопероксидазной системы в сыром молоке добавлением тиоцианата в количестве 0,25 мМ и эквимолярным количеством перекиси водорода срок хранения продукта продлился до 5 дней по сравнению с 48 ч для контроля. Мишенью системы является цитоплазматическая мембрана. Эффективность лактопероксидазнойсистемы против P. f luorescens иЕ. coli показана ее добавлениемв козье молоко.

Биологические структуры. Естественные оболочки некоторых пищевых продуктов обеспечивают защиту против проникновения внутрь гнилостных организмов и последующего разрушения под их действием. Можно назвать такие структуры, как кожура семян, внешняя оболочка фруктов, скорлупа орехов, шкура животных и скорлупа яиц. Оболочка орехов достаточна для предотвращения проникновения любых организмов. Если скорлупа треснула, то ядро ореха подвергается порче под действием плесеней. Внешняя скорлупа и мембраны яиц, если они не повреждены, предотвращают проникновение почти всех микроорганизмов, когда яйца хранятся при соответствующих значениях влажности и температуры. Фрукты и овощи с поврежденной оболочкой подвергаются порче намного быстрее, чем неповрежденные. Покровы тела рыб и поверхность кожи мясных отрубов, таких как свинина, предотвращают контаминацию и порчу этих пищевых продуктов, частично потому, что они имеют тенденцию высыхать быстрее, чем свежесрезанные поверхности.

Содержание влаги. Старейшим методов консервирования пищевых продуктов является высушивание или обезвоживание. Такое консервирование – прямой результат удаления или связывания влаги, без которой микроорганизмы не растут. Потребность микроорганизмов в воде обозначается показателем активности воды (aw) в окружающей среде. Активность воды — это отношение давления паров воды над данным материалом к давлению паров над чистой водой при одной и той же температуре. Дистиллированная вода имеет активность, равную 1,00, а активность воды 22%-го раствора NaCl равна 0,86.

Активность воды. Термин «активность воды» (англ. «water activity» – a^w) впервые был введен австралийским микробиологом Вильямом Джеймсом Скоттом, который в 1952 г. доказал, что существует зависимость между состоянием воды в продукте и ростом микроорганизмов в нем.

Известно, что между водой, химическими соединениями и биологической структурой пищевых продуктов происходят взаимодействия различного характера. А именно, вода является дисперсной средой для целого ряда химических реакций и метаболизма микроорганизмов в продуктах питания. Величина Aw хорошо коррелирует со многими из них. Так понижение a^w от 1 до 0,2 приводит к значительному замедлению химических и ферментативных реакций, кроме процесса окисления липидов и реакции Майяра.

В настоящие время изучены и определены пороговые значения a^w для большинства микроорганизмов, за пределами которых, замедляются или прекращаются процессы их роста. Так для большинства бактерий предельное значение a^w, обеспечивающие их нормальное развитие должно быть не ниже 0,90—0,99. Дрожжи и многие плесневые грибы хорошо развиваются даже в пределах a^w 0,85—0,65. В частности, в молочноконсервном производстве наиболее опасны осмофильные дрожжи, которые могут развиваться при a^w близкой к 0,70 и являться причиной брака сгущенных молочных консервов с сахаром.

По величине активности воды выделяют следующие виды пищевых продуктов:

– продукты с высокой влажностью (a^w=1,0 – 0,9);
– продукты с промежуточной влажностью (a^w=0,9 – 0,6);
– продукты с низкой влажностью(a^w=0,6 – 0,0).

Активность воды большинства свежих пищевых продуктов составляет примерно 0,99. В целом бактериям необходимы более высокие значения активности воды для роста, чем плесеням, при этом грамотрицательные бактерии более требовательны в этом отношении, чем грамположительные. Гнилостные бактерии не растут при активности воды субстрата ниже 0,91, тогда как плесневые грибы могут расти при значении aw = 0,80. Что касается бактерий, вызывающих пищевые отравления, Staphylococcus aureus может расти при значении активности воды, равном 0,86, Сlostridium botulinum не растет при аw ниже 0,94. Известно, что плесени и дрожжи растут в более широком диапазоне значений рН, чем бактерии. Подобная зависимость наблюдается и для показателя активности воды. Наименьшее отмеченное значение активности воды для бактерий, обнаруженных в продуктах питания, составляло 0,75 для галофилов. Дрожжи и плесени росли при значениях активности воды 0,65 и 0,61 соответственно.

Рост некоторых клеток может наблюдаться при низком значении активности воды, в то время как определенные внеклеточные продукты при таких условиях не синтезируются. Пониженная активность воды приводит к остановке продукции энтеротоксина В у S. aureus.

Влияние пониженных значений активности воды на питание микроорганизмов является общим признаком. Пониженная активность воды неблагоприятно влияет на функционирование клеточной мембраны, которая должна поддерживаться в жидком состоянии.

4.2.2. ВНЕШНИЕПАРАМЕТРЫ

Свойства окружающей среды при хранении пищевых продуктов, которые влияют как на пищевые продукты, так и на микроорганизмы относятся к внешним параметрам.

Температура хранения. Диапазоны температур роста микроорганизмов, имеющих важное значение в пищевых продуктах, очень широки, поэтому следует рассмотреть с этой точки зрения выбор правильной температуры при хранении различных типов пищевых продуктов.

Минимальная температура роста микроорганизмов – 34 °С; максимальная —выше 100 °С. Психрофильные виды и штаммы обнаруживаются среди следующих родов : Alcaligenes, Shewanella, Brochothrix, Corynebacterium, Flavobacterium, Lactobacillus, Micrococcus, Pectobacterium, Pseudomonas, Psychrobacter, Enterococcusи другие. Психротрофы, обнаруживаемые в большинстве случаев в пищевых продуктах, принадлежат родам Pseudomonasи Enterococcus. Эти организмы хорошо растут при температуре холодильника и при 5-7 °С вызывают порчу мяса, рыбы, птицы, яиц и других пищевых продуктов, обычно хранящихся при этой температуре. Общая обсемененность таких продуктов обычно выше, если колонии инкубируются при 7° С в течение по меньшей мере 7 дней, чем когда хранение происходит при 30 °С и выше. Мезофильные виды и штаммы могут быть обнаружены в пищевых продуктах, хранящихся при температурах холодильника. Они, несомненно, не растут при этой температуре, но растут при температурах внутри мезофильного диапазона, если остальные условия являются подходящими. Необходимо указать, что некоторые организмы могут расти за пределом диапазона температур от 0 °С до >40°С. К таким организмам можно отнести Enterococcusfaecalis.

Большинство термофильных бактерий, участвующих в порче продуктов питания, относятся кбациллам, паенибактериям, клостридиям, геобациллам и алициклобациллам.Плесени способны расти за пределом широкого диапазона температур. Многие плесени способны расти при температурах холодильника. Дрожжи обладают предельной психрофильностью, мезофильностью, но активно проявляют себя в термофильном диапазоне.

Казалось бы, что лучше всего хранить пищевые продукты при отрицательных температурах. Однако это не всегда предпочтительный вариант для сохранения и в том числе качества пищевых продуктов.Бананы лучше сохраняются, если содержатся при 13-17 °С, чем при
5- 7 °С. Овощи лучше всего хранить при температуре около 10°С.Сохранность овощей зависит не только от температуры хранения, но и ототносительной влажности окружающей среды и содержания газов (СО₂ и О₃₎.

Относительнаявлажностьокружающейсреды. Если активность воды продукта низкая, этот продукт хранят при низкой относительной влажности среды, что предотвращает поглощение воды продуктом. Такие условия нужны для того, чтобы предотвратить увеличение влажности поверхности продукта и активности воды внутренних его слоев до уровня, при котором могут размножаться микроорганизмы.

Если продукты имеют активность воды высокую а хранятся в среде низкой влажностью, то они утрачивают влагу.Между относительной влажностью и температурой хранения продукта существует прямая зависимость. Об этом следует помнить при выборе условий хранения пищевых продуктов. Чем выше температура хранения, тем ниже относительная влажность окружающей среды, и наоборот.

При хранении пищевых продуктов в условиях высокой относительной влажности они подвергаются порче разными микроорганизмами (бактериями, плесенями и дрожжами).Предотвратить порчу можно, изменяя химический состав среды хранения.

Углекислый газ (СО₂) – один из самых распространенных естественных газов, используемый в пищевой микробиологии.

Озон (О₃) — другой атмосферный газ, который обладает антимикробными свойствами. Озон отличается высокой окислительной способностью и поэтому его не используют для сохранения пищевых продуктов с высоким содержанием липидов. Озон вызывает окисленкие и прогоркание таких продуктов.Озон был протестирован на Escherichia coli О157 :Н7 в культуральной среде, и при 3-18 ppm бактерии разрушались в течение 20-50 мин. Озон широко применяется в Австралии, Франции и Японии. Озон признан полностью безвредным (статус GRAS). Показано, что содержание Оз от 0,2 до 5,00 ppm в атмосфере хранения продуктов подавляет рост аммонификаторов и дрожжей.

Исследователями выявлены и применяются в пищевой промышленности микроорганизмы, растущие в пищевых продуктах, которые вырабатывают вещества, тормозящие, или действующие бактерицидно на другие организмы. К ним относятся антибиотики, бактериоцины, перекись водорода и органические кислоты.

Контрольные вопросы

1. Назовите параметры пищевых продуктов, влияющих на их микробный состав.

2. Опишите влияние внутренних параметров пищевых продуктов (рН, окислительно-восстановительный потенциал,антимикробныекомпоненты, лактопероксидазная система, биологические структуры, содержание влаги, активность воды) , влияющих на их микробный состав.

3. Опишите влияние внешних параметров пищевых продуктов (температура хранения, относительнаявлажность, углекислый газ),влияющих на их микробный состав.

Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 305; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 91011 12 13 14 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!