МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
И.А. Ерёмина
МИКРОБИОЛОГИЯ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ
ПРОДУКТОВ
Учебное пособие
Кемерово 2004
УДК 637.1:579
Печатается по решению Редакционно-издательского совета
Кемеровского технологического института пищевой промышленности
Рецензенты:
кандидат технических наук, доцент Кемеровского института (филиала) РГТЭУ О.С. Габинская;
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Кемеровского сельскохозяйственного института Л.Г. Пинчук.
Еремина И.А.
Микробиология молока и молочных продуктов
: Учебное пособие. – Кемерово, 2004. – 80 с.
ISBN 5-89289-
Учебное пособие составлено в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования направления 6556900 – «Технология сырья и продуктов животного происхождения» для специальности 271100 «Технология молока и молочных продуктов».
Показана роль микроорганизмов в формировании качества молочных продуктов, рассмотрены их биологические свойства, а также микробиологические процессы, вызываемые технически важной микрофлорой, патогенными и условно-патогенными микроорганизмами.
Изложены основные принципы микробиологического контроля производства различных групп молочных продуктов.
ISBN 5-89289- Кемеровский технологический
Институт пищевой промышлен-
____________________________________________________
Р А З Д Е Л I
ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ МИКРОФЛОРЫ МОЛОКА И ПРОЦЕССЫ ИМИ ВЫЗЫВАЕМЫЕ
Молоко представляет собой хорошую питательную среду для развития большинства микроорганизмов, как вносимых с заквасками, так и попадающими в него извне.
При переработке молока в производстве молочных продуктов основную роль играют следующие процессы:
процессы расщепления лактозы через моносахара и пировиноградную кислоту, осуществляемые молочнокислыми и пропионовокислыми бактериями, бактериями группы кишечной палочки, дрожжами и другими микроорганизмами.
процессы расщепления молочного белка (казеина) , осуществляемые молочнокислыми и протеолитическими бактериями, микрококками, дрожжами и микроскопическими грибами.
Процессы разложения молочного жира , происходящие в результате развития психрофильных липолитических микроорганизмов и микроскопических грибов.
Все микроорганизмы, встречающиеся в молоке и молочных продуктах, в зависимости от их роли в формировании качества молочных продуктов
можно разделить на
3 группы:
1. Технически важная микрофлора
. Она делится на полезную микрофлору
(микрофлору заквасок: молочнокислых и пропионовокислых бактерий, бифидобактерий, дрожжей, уксуснокислых бактерий) и технически вредную микрофлору
(микрофлору, вызывающую пороки молочных продуктов).
Некоторые представители технически важной микрофлоры могут играть как положительную, так и отрицательную роль в формировании качества молочных продуктов. Так, молочнокислые бактерии участвуют в процессе сквашивания молока, но могут вызывать и прокисание продукта; дрожжи участвуют в созревании кефира и кумыса, ацидофильно-дрожжевого молока, однако их развитие в других продуктах, а также излишнее размножение в вышеперечисленных продуктах приводит к их вспучиванию; уксуснокислые бактерии входят в состав микрофлоры кефирного грибка и способствуют образованию типичного вкуса кефира, но при этом они могут вызывать пороки вкуса и консистенции творога.
Другие представители технически важной микрофлоры играют только отрицательную роль в производстве молочных продуктов (например: микроскопические грибы , психрофильные и спорообразующие бактерии).
2. Патогенные и условно-патогенные микроорганизмы
вызывают пищевые заболевания.
Патогенные микроорганизмы – возбудители инфекционных заболеваний (бруцеллеза, туберкулеза, ящура и др.) в молоке и молочных продуктах не размножаются, но могут длительное время сохранять свою жизнеспособность. Из патогенных микроорганизмов во всех молочных продуктах нормируется наличие сальмонелл.
Условно-патогенные микроорганизмы
являются возбудителями пищевых отравлений: токсикоинфекций и интоксикаций. Многие условно-патогенные микроорганизмы (например, Bacillus cereus, Clostridium perfringens, Staphylococcus aureus) способны размножаться в молочных продуктах, влияя на их органолептические показатели и накапливая токсины. Во многих молочных продуктах для оценки их качества определяют наличие золотистого стафилококка.
3. Микроорганизмы – показатели санитарного состояния
В нашей стране в качестве санитарно-показательных микроорганизмов для оценки санитарного состояния молока и молочных продуктов выбраны бактерии группы кишечной палочки (БГКП). По содержанию БГКП судят о степени загрязнения продуктов выделениями человека и, следовательно, о степени их эпидемиологической опасности для потребителя. Поэтому наличие БГКП нормируется для всех без исключения молочных продуктах.
О санитарном состоянии молочных продуктов, не содержащих технически полезной микрофлоры, можно также судить по количеству в них мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФА н М).
Тема 1
ПРЕДСТАВИТЕЛИ ТЕХНИЧЕСКИ ПОЛЕЗНОЙ
МИКРОФЛОРЫ И ПРОЦЕССЫ ИМИ ВЫЗЫВАЕМЫЕ
Молочнокислые бактерии
Дрожжи
Уксуснокислые бактерии
Пропионовокислые бактерии
Бифидобактерии
Молочнокислые бактерии
Систематическая принадлежность молочнокислых бактерий
В соответствии с классификацией бактерий Берги молочнокислые бактерии относятся к царству прокариот, отделу скотобактерий, классу истинных бактерий (Eubacteriales), к семействам Streptococcaceae (молочнокислые стрептококки) и Lactobacillaceae (молочнокислые палочки).
К семейству Streptococcaceae относятся род Streptococcus и Leuconostoc.
Молочнокислые бактерии рода Streptococcus широко используются при производстве творога, сметаны, кисломолочных напитков и других продуктов. Этот род объединяет виды: Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Streptococcus diacetylactis, Streptococcus acetoinicus, Streptococcus thermophilus. Все молочнокислые стрептококки грамположительные, имеют клетки шаровидной формы, располагаются в зависимости от вида попарно, короткими и длинными цепочками.
Из рода Leuconostoc только Leuconostoc cremoris, Leuconostoc lactis и Leuconostoc dextranicum используются в молочной промышленности. Эти бактерии, как и стрептококки, имеют шарообразные клетки, соединенные в пары или цепочки. Многие представители рода Leuconostoc образуют капсулы, поэтому при их развитии на сахаросодержащих средах образуется слизь.
До последнего времени в нашей стране молочнокислые палочки было принято относить к семейству Lactobacterium (согласно классификации Красильникова, предложенной в 1949 г). Однако в современном определителе бактерий Берги эти микроорганизмы отнесены к семейству Lactobacillaceae, роду Lactobacillus. По морфологии эти бактерии имеют форму палочек, расположенных по одиночке, попарно, цепочками. Грамположительные, спор и капсул не образуют.
Все молочнокислые бактерии вызывают молочнокислое брожение
– сбраживают лактозу и глюкозу до молочной кислоты. Особенностью молочнокислых бактерий является наличие у них ферментов:
-галактозидазы
, осуществляющей гидролиз лактозы до глюкозы и галактозы, и лактатдегидрогеназы
, восстанавливающей пировиноградную кислоту, образующуюся при гликолизе, в молочную кислоту. В зависимости от вида возбудителя различают две формы молочнокислого
брожения
: гомоферментативное
и гетероферментативное.
При гомоферментативном молочнокислом брожении
конечным продуктом является молочная кислота:
С 6 Н 12 О 6 2 СН 3 СН 2 ОСООН Е
ГЛЮКОЗА МОЛОЧНАЯ КИСЛОТА
К возбудителям гомоферментативного молочнокислого брожения относятся следующие молочнокислые бактерии: Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus lactis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum.
При гетероферментативном молочнокислом брожении
образуется целый ряд конечных продуктов (молочная, янтарная, уксусная кислоты, этиловый спирт, диоксид углерода, молекулярный водород):
С 6 Н 12 О 6 СН 3 СН 2 ОСООН СООНСН 2 СН 2 СООН
ГЛЮКОЗА МОЛОЧНАЯ КИСЛОТА ЯНТАРНАЯ КИСЛОТА
СН 3 СООН СН 3 СН 2 ОН СО 2 Н 2 Е
УКСУСНАЯ КИСЛОТА ЭТИЛОВЫЙ СПИРТ
Возбудителями гетероферментативного молочнокислого брожения являются: Streptococcus diacetylactis, Streptococcus acetoinicus, Lactobacillus brevis, Lactobacillus fermentum, все виды рода Leuconostoc.
Молочнокислые бактерии обладают различной ферментативной активностью при сбраживании лактозы. Наиболее активными кислотообразователями являются Streptococcus lactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus helveticus.
Роль основных видов молочнокислых бактерий
в формировании качества молочных продуктов
| Микроорганизмы
| Продукты, для производства которых применяются | Пороки, которые вызывают
|
| Streptococcus lactis | Творог, сметана, напитки с плодово-ягодными наполнителями | Нетипичный вкус, дряблая консистенция ацидофильных продуктов, прокисание пастеризованных молока, сливок |
| Streptococcus cremoris | Творог, сметана | |
| Streptococcus diacetylactis, Streptococcus аcetoinicus | Творог, сметана, кислосливочное масло | Стимулируют развитие термоустойчивых молочнокислых палочек – возбудителей порока «излишняя кислотность» |
| Streptococcus thermophilus | Ряженка, варенец, йогурт | Нетипичный вкус и консистенция |
| Lactobacillus acidophilus | Ацидофилин, ацидо-фильное молоко, детские кисломолочные продукты | Излишняя кислотность при медленном охлаждении после сквашивания |
| Leuconostoc cremoris | Творог, сметана | Теряют активность в весеннее время |
| Leuconostoc dextranicus | Кефир | Вспучивание кефира при активном развитии |
Физиологические свойства молочнокислых бактерий
Все молочнокислые бактерии факультативные анаэробы, ацидофилы. Большинство молочнокислых бактерий мезофилы, т.е. оптимальная температура для их развития 30 0 С. К термофилам (Т опт 35-40 0 С) относятся следующие молочнокислые бактерии: Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus lactis, Lactobacillus bulgaricus.
Молочнокислые бактерии очень требовательны к питательной среде. Они нуждаются в полном наборе аминокислот, витаминах группы В, компонентах нуклеиновых кислот (пуриновых и пиримидиновых основаниях). Естественным местообитанием
молочнокислых бактерий являются поверхность растений, желудочно-кишечный тракт, молоко и молочные продукты, места разложения растительных остатков, навоз и др.
1.3 Дрожжи
Систематическая принадлежность дрожжей
Дрожжи – это высшие грибы, утратившие способность образовывать мицелий и превратившиеся в одноклеточные организмы
Относятся к надцарству эукариот, отделу истинных грибов, большинство дрожжей являются представителями двух классов: аскомицетов и дейтеромицетов. Кроме того, дрожжи делятся на спорогенные и аспорогенные. В молоке и молочных продуктах чаще всего встречаются спорогенные дрожжи семейства Saccharomycetaceae (например, родов Saccharomyces, Zygosaccharomyces) и аспорогенные дрожжи семейства Torulopsidaceae (родов Torulopsis, Candida, Mycoderma и др.).
В основу классификации дрожжей положены следующие признаки: различия в характере их вегетативного размножения, способность к спорообразованию и половому размножению, а также другие морфологические и физиологические свойства.
Многие дрожжи являются возбудителями спиртового брожения
– процесса анаэробного окисления сахаров до этилового спирта:
С 6 Н 12 О 6 2СН 3 СН 2 ОН 2СО 2 Е
ГЛЮКОЗА ЭТИЛОВЫЙ СПИРТ
Возможность дрожжей размножаться в молоке и молочных продуктах определяется их способностью сбраживать или окислять лактозу, а также наличием в молоке микрофлоры, обладающей -галактозидазной активностью (см. п. 1.1.). В связи с этим дрожжи, встречающиеся в молоке и молочных продуктах, делятся на 3 группы
:
Дрожжи, не способные к спиртовому брожению, но потребляющие лактозу путем непосредственного окисления (в молоке растут, но лактозу не сбраживают). К таким дрожжам относятся дрожжи родов Mycoderma, Torula.
Дрожжи не сбраживающие лактозу, но сбраживающие другие сахара . Эти дрожжи могут развиваться только в совместной культуре с микроорганизмами, которые обладают -галак-тозидазной активностью и осуществляют гидролиз молочного сахара до глюкозы и галактозы. Такими дрожжами являются большинство видов дрожжей рода Saccharomyces.
Дрожжи, сбраживающие лактозу . Таких дрожжей не много. Наиболее часто в молочных продуктах встречаются следующие виды дрожжей этой группы: Saccharomyces lactis, Saccharomyces fragilis, Torulopsis kefir, Torulopsis sphaerica, Candida pseudotropicalis и др.
Большинство дрожжей являются факультативными анаэробами, некоторые дрожжи – аэробы. Хорошо растут в кислой среде (ацидофилы). По отношению к температуре дрожжи являются мезофилами, так как оптимальная температура для их развития 25-30 0 С. Более высокая температура стимулирует развитие дрожжей вида Torulopsis sphaerica и дрожжей, не сбраживающих лактозу. В качестве источника углерода лучше всего используют гексозы, другие углеводы, спирты, органические кислоты. Источниками азота для них являются соли аммония, аминокислоты, пептиды.
Естественным местообитанием
дрожжей является поверхность плодов и ягод, сок и поверхность листьев, нектар, вода, почва, кожные покровы и пищеварительный тракт людей и животных. Имеются патогенные и условно-патогенные формы дрожжей, которые вызывают кандидомикозы.
Роль дрожжей в формировании качества молочных продуктов
исключительно велика. Они используются при производстве кефира и кумыса, являясь не только возбудителями спиртового брожения, но и продуцентами витаминов группы В, антибиотических веществ, подавляющих развитие туберкулезной палочки и других патогенных микроорганизмов. Продукты жизнедеятельности дрожжей активизируют развитие молочнокислых бактерий. Некоторых дрожжи используются в производстве масла, так как предотвращают развитие на его поверхности микроскопических грибов и, таким образом, повышают стойкость масла в процессе хранения.
С другой стороны, дрожжи являются вредителями производства многих молочных продуктов. Интенсивное развитие дрожжей незаквасочного происхождения нередко приводит к вспучиванию, изменению вкуса творога, сметаны, сладких творожных изделий, обильному газообразованию сгущенного молока с сахаром (бомбаж банок), возникновению спиртового вкуса и запаха, а также к вспучиванию сыров.
1.3. Уксуснокислые бактерии
Систематическая принадлежность уксуснокислых бактерий и их морфологические свойства
Относятся к роду Acetobacter, в который входят 11 видов, типовым из которых является Acetobacter aceti.
Уксуснокислые бактерии (ацетобактерии), выделенные из молочных продуктов, являются подвижными грамотрицательными палочками, которые располагаются поодиночке, попарно, цепочками. Спор и капсул не образуют.
Ацетобактерии осуществляют уксуснокислое брожение
–
окисление спирта в аэробных условиях в уксусную кислоту:
СН 3 СН 2 ОН О 2 СН 3 СООН Н 2 О Е
ЭТИЛОВЫЙ СПИРТ УКСУСНАЯ КИСЛОТА
Физиологические свойства уксуснокислых бактерий
Уксуснокислые бактерии являются строгими аэробами. Оптимальная температура роста 30 0 С, температурные пределы развития 5-42 0 С. Ацидофилы (оптимум рН 5,4-6,3, но могут расти при рН 4,0-4,5). Растут на простых и сложных питательных средах, большинство штаммов не нуждается в витаминах. Этанол и молочная кислота являются хорошими источниками углерода. Способны окислять молочную и уксусную кислоту до диоксида углерода и воды (сверхокисление). Хорошо окисляют также многие аминокислоты, лактозу не гидролизуют.
Пигментов не образуют, но клеточная масса может быть розовой из-за наличия порфиринов; некоторые штаммы образуют коричневый водорастворимый пигмент.
На жидких подкисленных средах образуют пленку. В молоке развиваются плохо и кислоты не образуют.
Местообитание
: на фруктах, овощах, в скисших фруктовых соках, в уксусе, алкогольных напитках.
Роль ацетобактерий в формировании качества молочных продуктов
может быть как положительной, так и отрицательной. С одной стороны, уксуснокислые бактерии входят в состав естественной симбиотической закваски для кефира и придают кефиру при умеренном развитии специфический вкус и аромат. С другой стороны, развитие этих бактерий в сметане, твороге, простокваше приводит к появлению нежелательного запаха и привкуса уксусной кислоты и ослизнению продукта.
1.4 Пропионовокислые бактерии
Систематическая принадлежность пропионовокислых бактерий и их морфологические свойства
Пропионовокислые бактерии относятся к семейству Propioni-bacteriaceae, роду Propionibacterium, который включает 8 видов. В молочной промышленности, в частности, в сыроделии, наиболее часто используют Propionibacterium shermanii.
Пропионовокислые бактерии представляют собой мелкие неподвижные, не образующие спор и капсул полиморфные палочки. Клетки могут быть кокковидными, удлиненными, раздвоенными или разветлеными. Располагаются одиночно, попарно, короткими цепочками, в виде букв V или Y или в виде китайских иероглифов
Пропионовокислые бактерии являются возбудителями пропионовокислого брожения
– процесса сбраживания моносахаров, молочной и яблочной кислот, глицерина, пептонов и других веществ в пропионовую и уксусную кислоты, диоксид углерода и воду:
3С 6 Н 12 О 6 4СН 3 СН 2 СООН 2СН 3 СООН 2СО 2 2Н 2 О Е
ГЛЮКОЗА ПРОПИОНОВАЯ КИСЛОТА УКСУСНАЯ КИСЛОТА
Физиологические свойства
Пропионовокислые бактерии являются факультативными анаэробами: они могут развиваться в аэробных и анаэробных условиях, хотя большинство штаммов лучше растут в строго анаэробных условиях. Оптимальный рост наблюдается при температуре 30-37 0 С и рН около 7. Для своего роста требуют наличия в среде витаминов (пантотеновой кислоты, тиамина и биотина), белков, аминокислот, но могут развиваться и на средах с внесением неорганических соединений азота (например, солей аммония). В молоке пропионовокислые бактерии развиваются медленно и свертывают его через 5-7 дней.
Местообитание
: желудочно-кишечный тракт жвачных животных, молоко и молочные продукты.
Роль в формировании качества молочных продуктов
Используются в производстве твердых сыров с длительным сроком созревания: сбраживают молочную кислоту, которая образуется при сбраживании лактозы молочнокислыми бактериями, в пропионовую и уксусную кислоту. Эти кислоты придают сырам острый вкус, а образующийся в процессе брожения диоксид углерода формирует рисунок сыра. Кроме того, пропионовокислые бактерии, являясь активными продуцентами витамина В 12 , обогащают сыры этим витамином.
1.5 Бифидобактерии
Систематическая принадлежность бифидобактерий,
их морфологические и физиологические свойства
Бифидобактерии относятся к семейству Actinomycetaceae, роду Bifidobacterium, который включает более 20 видов. Типовым видом является Bifidobacterium bifidum.
Бифидобактерии представляют собой чрезвычайно вариабельные мелкие палочки – прямые, изогнутые, разветвленные, раздвоенные V- или Y-формы, булавовидные, лопатовидные. Грамположительные, спор и капсул не образуют.
По отношению к кислороду бифидобактерии являются строгими анаэробами, однако в процессе культивирования они приобретают способность развиваться в присутствии небольшого количества кислорода. Оптимальной является температура 36-38 0 С, температурные пределы роста 20-50 0 С. Оптимальное значение активной кислотности 6-7.
Бифидобактерии культивируют на молоке, гидролизованном молоке или на гидролизате казеина, а также на печеночном бульоне с добавлением ростовых веществ (дрожжевого автолизата, кукурузного экстракта, цистеина и др.).
Большинство штаммов бифидобактерий не сквашивают молоко или сквашивают его через 4 суток и более. Однако в процессе культивирования биохимическая активность этих бактерий повышается и свертывание молока происходит через 24-36 часов.
Бифидобактерии сбраживают глюкозу, галактозу, фруктозу, лактозу и др. При сбраживании глюкозы образуются уксусная, молочная кислоты, небольшое количество муравьиной и янтарной кислот.
Местообитание: Бифидобактерии являются облигатной микрофлорой кишечника.
Выполняют ряд полезных для организма функций :
Оказывают положительное влияние на структуру слизистой оболочки кишечника и ее адсорбционную способность;
Активно синтезируют витамины группы В, аскорбиновую кислоту, витамин К;
Образуют из неорганических соединений азота некоторые незаменимые аминокислоты (например, аланин, валин, аспарагин);
Создают кислую реакцию среды в кишечнике;
Обладают антагонистической активностью против патогенных микроорганизмов – возбудителей кишечных инфекций;
Способствуют лучшему усвоению солей кальция, витамина Д, железа.
Вопросы для самопроверки
Какова систематическая принадлежность молочнокислых бактерий?
Охарактеризуйте морфологические свойства молочнокислых стрептококков, лейконостоков, молочнокислых палочек.
В чем отличие гомоферментативного молочнокислого брожения от гетероферментативного?
Перечислите виды гомоферментативных молочнокислых бактерий.
Какие виды гетероферментативных молочнокислых бактерий Вам известны?
Где обитают молочнокислые бактерии?
Какова роль молочнокислых бактерий в формировании качества молочных продуктов?
Какие дрожжи встречаются в молоке и молочных продуктах?
На какие группы делятся дрожжи в зависимости от способности сбраживать лактозу?
Какова роль дрожжей в формировании качества молочных продуктов?
В каком продукте уксуснокислые бактерии входят в состав полезной микрофлоры?
Какова роль пропионовокислых бактерий в формировании качества твердых сыров?
Перечислите морфологические и физиологические свойства бифидобактерий.
Какую роль выполняют бифидобактерии в организме?
ПРЕДСТАВИТЕЛИ ТЕХНИЧЕСКИ ВРЕДНОЙ МИКРОФЛОРЫ И ПРОЦЕССЫ ИМИ ВЫЗЫВАЕМЫЕ
2.1 Гнилостные бактерии
2.2 Микроскопические грибы
2.3 Бактериофаги
2.1 Гнилостные бактерии
Гниение (аммонификация)
– процесс глубокого разложения белков микроорганизмами.
Разложение белков происходит ступенчато:
Под действием внеклеточных протеолитических ферментов белки расщепляются вначале до пептонов, затем до полипептидов и далее до аминокислот;
Образовавшиеся аминокислоты диффундируют внутрь клеток и могут быть использованы как для конструктивного, так и для энергетического обмена.
В дальнейшем образование конечных продуктов зависит от условий протекания процесса и вида микроорганизма-возбудителя гниения.
Аэробное гниение
Протекает в присутствии кислорода. Конечными продуктами аэробного гниения являются кроме аммиака и диоксида углерода вода, а также сероводород и меркаптаны (обладающие запахом тухлых яиц).
Анаэробное гниение
Протекает в анаэробных условиях. Конечными продуктами анаэробного гниения являются продукты декарбоксилирования и дезаминирования аминокислот: индол, крезол, фенол, скатол (дурно пахнущие вещества), диамины, производные которых являются трупными ядами и могут вызвать пищевые отравления, а также аммиак, диоксид углерода.
Возбудители гниения
Наиболее активными возбудителями гниения являются бактерии. Среди них есть спорообразующие и бесспоровые, аэробные и анаэробные бактерии. Большинство из них являются мезофилами, но встречаются также и психрофилы, и термофилы. Многие гнилостные бактерии отрицательно реагируют на кислую реакцию среды и содержание в ней поваренной соли.
Гнилостные бактерии широко распространены в природе: встречаются в почве, воде, воздухе, кишечнике человека и животных, на пищевых продуктах.
Возбудители аэробного гниения
Аэробные спорообразующие бактерии относятся к семейству Bacillaceae, роду Bacillus. Это грамположительные палочки, образующие термоустойчивые споры. Палочки в зависимости от вида могут располагаться поодиночке, попарно и цепочками. В молоке и молочных продуктах чаще всего встречаются Bacillus subtilis, Bacillus polymyxa, Bacillus megaterium, Bacillus coagulans, Bacillus stearother-mophilus. Многие аэробные спорообразующие бактерии вызывают пороки молочных продуктов (горький вкус, преждевременное свертывание молока без повышения кислотности и др.).
Бесспоровые факультативно-анаэробные гнилостные бактерии представляют семейство Enterobacteriaceae родов Proteus (Proteus vul-garis) и Ecsherichia (Ecsherichia coli). Это грамотрицательные бесспоровые палочки, располагающиеся поодиночке. Капсул не образуют. В молочных продуктах вызывают пороки: нечистый вкус, горький вкус, коричневые пятна на корке голландского сыра и др.
Бесспоровые гнилостные пигментообразующие бактерии видов Pseudomonas fluorescens (флуоресцирующая палочка), Pseudomonas aerogenosa (синегнойная палочка), Serratia marcescens (чудесная палочка). Это грамотрицательные палочки, спор и капсул не образуют. Располагаются поодиночке. Психрофилы. Вызывают пороки цвета, изменяют вкус и запах молочных продуктов при длительном хранении их в охлажденном состоянии.
Возбудители анаэробного гниения относятся к семейству Bacillaceae, роду Clostridium (маслянокислые бактерии). В молоке и молочных продуктах наиболее часто встречаются следующие виды: Clostridium perfringens, Clostridium putrificum, Clostridium sporogenes, Clostridium butiricum, Clostridium subterminalis. Это крупные подвижные грамположительные палочки, образующие устойчивые споры. При образовании спор клетки приобретают форму веретена (если споры располагаются в центре клетки) или форму барабанной палочки. Палочки могут располагаться поодиночке и цепочками. Главной особенностью маслянокислых бактерий является то, что они относятся к строгим (облигатным) анаэробам, т.е. могут расти и развиваться только без доступа воздуха (кислород для них является ядом).
Клостридии вызывают пороки вкуса, запаха и консистенции молочных продуктов. Так, в производстве сыров эти микроорганизмы вызывают их позднее вспучивание: сыр приобретает неправильный щелевидный рисунок, размягченную, губчатую консистенцию, неприятный салистый запах.
Помимо того, что клостридии активно разлагают белки, они являются возбудителями маслянокислого брожения – анаэробного окисления органических веществ (углеводов, спиртов, аминокислот) в масляную кислоту:
С 6 Н 12 0 6 СН 3 СН 2 СН 2 СООН 2СО 2 Н 2 Е
ГЛЮКОЗА МАСЛЯНАЯ КИСЛОТА
Масляная кислота придает молочным продуктам прогорклый вкус, а образуемые газы (диоксид углерода, молекулярный водород) вызывают бомбаж баночных молочных консервов.
Микроскопические грибы
Микроскопические грибы широко распространены в производстве молочных продуктов. Они вызывают плесневение продуктов при хранении.
Наиболее часто встречаются микроскопические грибы следующих родов: Oidium (Oidium lactis), Aspergillus, Penicillium, Alternaria, Cladosporium, Catenularia.
Грибы относятся к надцарству эукариот, царству Mycota (Mycetes), отделу истинных грибов.
Грибы – аэробы, но могут расти и в глубине продукта при наличии пустот и минимальном доступе воздуха. Мезофилы, но могут развиваться в очень широком температурном диапазоне (термотолерантны), например, при низких температурах – от 5 до 2 0 С. Являются ацидофилами, т.к. предпочитают кислую реакцию среды. Споры грибов погибают при пастеризации молока, но устойчивы к дезинфицирующим растворам.
Все микроскопические грибы активно разлагают белки (см. п. 2.1) и молочный жир.
Окисление жира микроскопическими грибами начинается с гидролиза жира под действием липолитических экзоферментов до глицерина и высших жирных кислот. Этот процесс не обеспечивает микроорганизмы энергией, поэтому образовавшиеся продукты гидролиза используются в качестве энергетического материала. Процесс окисления глицерина и высших жирных кислот протекает только в аэробных условиях. Глицерин быстро окисляется до диоксида углерода и воды. Окисление высших жирных кислот идет медленно. В процессе окисления образуются промежуточные продукты: кетоны, альдегиды, оксикислоты, которые придают окисленному жиру прогорклый вкус.
Некоторые грибы в процессе роста на пищевых продуктах образуют ядовитые вещества: мико- и афлотоксины, поэтому могут являться возбудителями пищевых интоксикаций.
Некоторые виды гриба Penicillium, такие как Penicillium roqui-forti, Penicillium camamberti, Penicillium candidum, называются «благородными плесенями». Они используются в производстве некоторых видов мягких сыров, придавая сыру своеобразные вкус, обусловленный изменением молочного сахара, белковых веществ, молочного жира и образованием летучих жирных кислот.
В дальнейшем при хранении молока количество содержащихся в нем микроорганизмов и соотношение между отдельными их видами изменяются. Характер этих изменений зависит от температуры и продолжительности хранения, а также от первоначального состава микрофлоры молока.
В свежем молоке содержатся бактерицидные вещества - лактенины, которые в первые часы после дойки задерживают развитие в молоке бактерий, а многие из них даже гибнут. Период времени, в течение которого сохраняются бактерицидные свойства молока, называют бактерицидной фазой. Бактерицидность молока со временем снижается и тем быстрее, чем больше в молоке бактерий и выше его температура.
Свежевыдоенное молоко имеет температуру около 35 "С. При 30 °С бактерицидная фаза молока с небольшой исходной обсемененностью продолжается до 3 ч, при 20 °С - до 6, при 10 °С- до 20, при 5 °С- до 36, при 0 °С - 48 ч. При одной и той же температуре выдержки бактерицидная фаза будет значительно короче, если молоко обильно обсеменено микробами." Так, в молоке с исходной бактериальной обсемененностью 10 4 в 1 см 3 бактерицидная фаза при 3-5 °С длится 24 ч и более, а при содержании в 1 см 3 10 6 бактерий - только 3-6 ч (Н. С. Королева, В. Ф. Семенихина). Чтобы удлинить бактерицидную фазу молока, необходимо возможно скорее охладить его по крайней мере до 10 °С.
По окончании бактерицидной фазы начинается размножение бактерий и оно происходит тем быстрее, чем выше температура хранения молока. Если молоко сохранять при температуре выше 10-8 °С, то уже в первые часы после бактерицидной фазы в нем начинают развиваться различные бактерии. Этот период называется фазой смешанной микрофлоры.
К концу этой фазы развиваются в основном молочнокислые бактерии, в связи с чем начинает повышаться кислотность молока. По мере накопления молочной кислоты развитие других бактерий, особенно гнилостных, подавляется. Некоторые из них даже отмирают и наступает преимущество молочнокислых бактерий - фаза молочнокислых бактерий; молоко при. этом сквашивается.
При дальнейшем хранении молока с увеличением концентрации молочной кислоты подавляется развитие и самих молочнокислых бактерий, число их начинает снижаться. В первую очередь отмирают молочнокислые стрептококки. Молочнокислые палочки менее чувствительны к кислотности среды и отмирают медленнее. В дальнейшем может происходить рост дрожжей и плесеней. Эти микроорганизмы используют молочную кислоту и образуют щелочные продукты распада белка; кислотность молока снижается, снова в нем могут развиваться гнилостные бактерии .
В молоке, сохраняемом при температуре ниже 10-8 °С, молочнокислые бактерии почти не размножаются, что способствует развитию (хотя и медленному) холодоустойчивых бактерий, чаще рода Pseudomonas, способных вызывать разложение белков и жира; при этом молоко приобретает горький вкус.
Для сохранения молока в свежем виде его охлаждают на молочной ферме или сборном пункте до температуры 6-3 °С и в охлажденном состоянии доставляют на перерабатывающие молокозаводы. Молоко очищают от механических загрязнений, пастеризуют или стерилизуют, охлаждают, разливают во фляги, бутылки или другую тару и направляют в реализацию.
Основным показателем оценки качества сырого молока является его общая бактериальная обсемененность. В нашей стране она определяется косвенным методом - по редуктазной пробе, т. е. по времени восстановления индикатора (метиленовой сини или резазурина), внесенного в пробу молока.
Целью пастеризации молока является уничтожение в нем болезнетворных бактерий и возможно более полное снижение общей обсемененности сапрофитными бактериями. Эффективность пастеризации молока зависит от количественного и качественного состава его микрофлоры, главным образом от количества термостойких бактерий. Питьевое молоко пастеризуют при 76 °С с выдержкой 15-20 с. Режим пастеризации молока, используемого для изготовления кисломолочных продуктов, более жесткий.
При пастеризации сохраняется некоторое количество вегетативных клеток термофильных и термостойких бактерий, а также бактериальные споры. В остаточной микрофлоре молока обнаруживаются главным образом молочнокислые стрептококки фекального происхождения (энтерококки), в небольших количествах споровые палочки и микрококки.
Микрофлора пастеризованного молока, вышедшего из пастеризатора и выпускаемого заводом, может значительно различаться. По пути движения от пастеризатора до розлива в тару молоко инфицируется микроорганизмами. Источниками обсеменения пастеризованного молока микробами являются молоко-проводы, сборники, разливочные машины. Степень этого вторичного загрязнения пастеризованного молока зависит от санитарно-гигиенических условий производства.
В соответствии с ГОСТом предельное содержание бактерий в 1 см 3 пастеризованного молока в бутылках и пакетах группы А - 50 000, группы Б - 100 000, во флягах и цистернах - 200 000. В 1 см 3 пастеризованных сливок группы А предельное содержание бактерий 100 000, группы Б - 200 000. Предельный титр кишечной палочки в молоке и сливках группы А - 3 см 3 , группы Б и фляжного - 0,3 см 3 . Патогенные бактерии не допускаются.
Если оставить пастеризованное молоко при температуре, благоприятствующей размножению бактерий, то число их (преимущественно молочнокислых) быстро возрастает и молоко скиснет. Хранить пастеризованное молоко следует при температуре ниже 10 °С не более 36-48 ч с момента пастеризации. Фляжное молоко перед употреблением в пищу следует кипятить.
Метод основан на том, что бактерии выделяют в среду анаэробную дегидрогеназу (по старой терминологии - редуктазу) - фермент, обладающий восстановительными свойствами. Чем больше бактерий, больше фермента, тем скорее восстанавливается индикатор; при этом меняется его окраска.
Стерилизованное молоко может храниться длительное время, не подвергаясь микробной порче, так как в процессе стерилизации его микрофлора уничтожается. Большое значение имеют бактериальная чистота предназначенного для стерилизации молока, и особенно содержание спор; некоторые из них могут при стерилизации сохраниться и вызвать порчу молока при хранении.
Кроме пастеризованного и стерилизованного вырабатывают молоко сгущенное стерилизованное и сгущенное с сахаром.
Молоко сгущенное стерилизованное выпускают в виде баночных консервов. Микрофлора в этом молоке должна отсутствовать, но иногда наблюдается его порча. Она проявляется чаще в виде бомбажа (вспучивания) банок, вызываемого термостойкими, спорообразующими, анаэробными бактериями Clostridium putrificum, сбраживающими лактозу с образованием углекислого газа и водорода и маслянокислыми бактериями. Свертывание молока вызывается и термоустойчивыми аэробными споровыми бактериями (Bacillus coagulans, В. се-reus), продуцирующими фермент типа сычужного.
Молоко сгущенное с сахаром выпускают тоже в герметично закрытых банках, но стерилизации не подвергают. Стойкость этого продукта достигается повышенным содержанием сухих веществ, особенно большого количества сахарозы. Его микрофлора состоит из микроорганизмов используемого сырья (пастеризованного молока, сахара) и попавших извне (из воздуха, с аппаратуры, с тары и др.) в процессе изготовления продукта. Среди них преобладают микрококки, в меньших количествах обнаруживаются палочковидные бактерии (чаще спорообразующие), а также дрожжи.
Согласно ГОСТу в 1 г цельного сгущенного молока с сахаром может содержаться не более 50 000 бактерий, титр кишечной палочки не менее 0,3 см 3 . Наиболее частым пороком такого молока при длительном хранении является образование «пуговиц» - уплотнений разного цвета (от желтого до коричневого). Возбудителем чаще является шоколадно-коричневая плесень Catenularia. Этот гриб обладает значительной протеолитической способностью и может развиваться "при минимальном наличии воздуха и высокой концентрации сахара при температуре выше 5 °С (В. М. Богданов).
Иногда обнаруживается бомбаж банок, вызываемый осмо-фильными дрожжами, которые сбраживают сахарозу. Содержание сахара при этом снижается, кислотность повышается.
Дефекты вкуса и запаха, связанные с изменением белков и жыра, вызывают окрашенные и неокрашенные микрококки.
Микрофлора молочных продуктов.
К основным молочным продуктам относят кисломолочные продукты, сливочное масло, маргарин, сыры.
Кисломолочные продукты играют большую роль в питании человека, так как, кроме пищевой ценности, они имеют диетическое, а некоторые - лечебное значение. Кисломолочные продукты усваиваются лучше, чем цельное молоко, и значительно быстрее.
По сравнению с молоком кисломолочные продукты обладают повышенной стойкостью при хранении. Они являются, кроме того, неблагоприятной средой для развития многих патогенных бактерий. Это обусловлено их повышенной кислотностью и содержанием антибиотических веществ, вырабатываемых некоторыми молочнокислыми бактериями. Установлено экспериментально (С. Е. Тринько), что виды молочнокислых стрептококков (Streptococcus lactis, S. cremoris), применяемые в заквасках, оказывают антагонистическое действие на возбудителя стафилококковой интоксикации.
Качество и специфические свойства кисломолочных продуктов во многом зависят от направленности и интенсивности протекающих при их выработке микробиологических процессов. Решающее значение имеет нормальное течение молочнокислого брожения.
Приготовление простокваши в домашних условиях (без специального заквашивания) основано на естественном (самопроизвольно возникающем) сквашивании молока в результате деятельности находящихся в нем бактерий. Нередко такая простокваша имеет различные дефекты (горечь, неприятный запах и др.).
В условиях промышленной переработки молока при изготовлении различных кисломолочных продуктов его предварительно пастеризуют, а затем заквашивают специально подобранными заквасками из чистых или смешанных культур молочнокислых бактерий.
Применение заквасок микроорганизмов с известной биохимической активностью позволяет получить продукт с определенными химическими и органолептическими свойствами, избежать развития случайных микроорганизмов, нарушающих нормальное течение молочнокислого брожения (что бывает при самопроизвольном сквашивании молока), и обеспечивает высокое качество готовой продукции.
Режим технологического процесса должен быть тесно увязан со свойствами заквасочной микрофлоры. Большое значение имеет активность используемой закваски и качество перерабатываемого молока. Иногда происходит замедленное сквашивание молока вследствие пониженного содержания в нем сухих веществ, витаминов, наличия антибиотиков, используемых при лечении коров.
Потеря активности закваски может быть обусловлена наличием в молоке бактериофага . Имеет значение и состав остаточной микрофлоры пастеризованного молока. Между ее компонентами и заквасочными микроорганизмами могут возникать различные взаимоотношения, стимулирующие или тормозящие развитие полезной микрофлоры. При ослаблении молочнокислого процесса создаются условия для развития незаквасочной микрофлоры, что приводит к появлению различных дефектов готового продукта.
В состав закваски для изготовления простокваши обыкновенной, сметаны и творога входят мезофильные гомоферментативные молочнокислые стрептококки (S. lactis, S. cremoris) и ароматообразующие стрептококки (S.Jactis subsp. diacetylactis).
При изготовлении творога, кроме закваски, применяют сычужный фермент, который активизирует процесс. Иногда творог вырабатывают из непастеризованного молока. Такой творог предназначен лишь для изготовления изделий, подвергающихся перед употреблением термической обработке в связи с возможным размножением в нем возбудителей пищевой интоксикации - стафилококков, находящихся обычно в сыром молоке.
При производстве Любительской сметаны используют смесь двух заквасок мезофильного стрептококка (S. lactis) и термофильного (S. thermophilus) в равных количествах.
Характеристика указанных молочнокислых бактерий приведена ранее (см. гл. 4, с. 122-123).
При хранении этих продуктов в них могут развиваться дрожжи, уксуснокислые бактерии и плесени, попадающие в продукт извне (с производственного оборудования, рук и одежды рабочих, из воздуха). При этом появляются дефекты вкуса и запаха продуктов, а также другие виды порчи.
При развитии дрожжей, сбраживающих молочный сахар, может происходить вспучивание продукта (за счет газообразования) и проявляться спиртовый привкус. Одним из распространенных дефектов сметаны, и особенно свежего творога, является излишняя кислотность, обусловленная развитием термофильных молочнокислых палочек. Творог нередко ослизняется в результате развития слизеобразующих рас молочнокислых стрептококков.
При интенсивном развитии уксуснокислых бактерий появляется тягучесть сгустка.
Среди плесеней основным возбудителем порчи является молочная плесень (Oidium lactis), растущая на поверхности продукта в виде толстой, бархатистой пленки кремового цвета. При этом ощущается прогорклость продукта, посторонний неприятный запах, так как этот гриб обладает высокой протеолитической и липолитической способностью.
Для изготовления болгарской простокваши (йогурта) используется симбиотическая закваска, содержащая термофильный молочнокислый стрептококк (S. thermophilus) и болгарскую палочку (Lactobacillus bulgaricus) в определенном соотношении. Болгарская палочка обогащает аромат простокваши, а термофильный стрептококк смягчает ее вкус.
Близкой к болгарской простокваше по способу приготовления является южная простокваша.
Ацидофильная простокваша - продукт, также близкий к болгарской простокваше, но в состав закваски, кроме термофильного молочнокислого стрептококка, входит ацидофильная палочка (L. acidophilus). Для получения необходимой консистенции продукта используют слизеобразующие и не образующие слизи расы ацидофильной палочки.
Ацидофильное молоко и ацидофильную пасту готовят на закваске ацидофильной палочки в определенном соотношении слизистых и неслизистых рас.
Для ацидофилина применяют смесь трех заквасок: закваски ацидофильной палочки, закваски для творога и кефирной закваски в соотношении 1:1:1.
Ацидофильные продукты имеют лечебное значение. Ацидофильная палочка способна вырабатывать антибиотические вещества, Подавляющие развитие многих гнилостных бактерий и возбудителей кишечных инфекций.
При выработке кефира используют не чистые культуры микроорганизмов, а естественную симбиотическую грибковую закваску - пастеризованное молоко, сквашенное так называемым кефирным грибком. Микрофлора его разнообразна и полностью не установлена. Кефирный грибок имеет неправильную форму, складчатую или бугристую поверхность, упругую консистенцию.
Размер его от 1-2 мм до 3-6 см и более. При ми-кроскопировании в грибке наблюдается тесное переплетение палочковидных бактерий, которые образуют как бы остов (строму), удерживающий в себе остальные микроорганизмы. Эта бактерия является, по-видимому, гетероферментативной молочнокислой палочкой, принимающей участие в процессе сквашивания кефира (Е. П. Феофилова).
Основная роль в процессе сквашивания и созревания кефира принадлежит мезофильным гомо- и гетероферментативным молочнокислым стрептококкам и дрожжам. Некоторое значение имеют термофильные молочнокислые палочки и уксуснокислые бактерии. Последние, как и дрожжи, повышают активность молочнокислых бактерий.
Кефир является, таким образом, продуктом комбинированного брожения: молочнокислого и спиртового. Содержание спирта может быть до 0,2-0,6 % (в зависимости от длительности созревания). Образующийся углекислый газ придает продукту освежающий вкус. Выпускаемый промышленностью кефир массового потребления содержит алкоголя очень мало - сотые доли процента.
В кефире иногда появляется запах сероводорода. Причина этого дефекта окончательно не выяснена. Возбудителем его, по-видимому, являются гнилостные бактерии. Нередко в сгустке кефира образуются «глазки». Их образование связано с излишним развитием дрожжей и ароматообразующих бактерий - компонентов кефирного грибка (Н. С. Королева).
Кумыс готовят из кобыльего молока. Приготовление кумыса, как и кефира, основано на молочнокислом и спиртовом брожениях.
Кобылье молоко отличается от коровьего более высоким содержанием лактозы, растворенных азотистых соединений и витаминов, особенно витамина С, но в нем меньше жира.
При сквашивании кобыльего молока казеин выпадает в виде очень мелких хлопьев. В состав закваски входят термофильные молочнокислые бактерии (болгарская и ацидофильная палочки) и дрожжи, сбраживающие лактозу и обладающие антиобитиче-ской активностью. Спиртовое брожение протекает активно; количество спирта достигает 2-2,5 %.
В настоящее время готовят кумыс и из коровьего молока.
В зависимости от продолжительности сквашивания и степени созревания получают кумыс разной степени кислотности и с различным содержанием спирта.
В состав закваски для ряженки входят термофильный молочнокислый стрептококк (S. thermophilus) и в небольшом количестве болгарская палочка. Ряженка вырабатывается из смеси молока и сливок. Смесь перед заквашиванием нагревается до 95 °С в течение 2-3 ч, в результате чего она приобретает цвет и вкус топленого молока.
Имеются и другие Кисломолочные продукты, которые изготовляют на так называемых естественных заквасках - молоко заквашивается сгустком (остатком) предыдущей выработки. В этом сгустке находятся специфические активные молочнокислые бактерии, часто еще и дрожжи. Примером могут служить различные национальные молочнокислые напитки, например чал, мацони, курунга, айран.
В соответствии с инструкцией по микробиологическому контролю производства на предприятиях молочной промышленности, составленной ВНИМИ и ВНИМС (1976 г.), готовая кисломолочная продукция контролируется на наличие бактерий группы кишечной палочки по бродильному титру и на наличие посторонней незаквасочной микрофлоры (микроскопически).
Бродильный титр кисломолочных напитков (кефира, простокваши, йогурта, ряженки) должен быть не ниже 0,3 см 3 . Сычужно-кислотный творог считается удовлетворительным с бродильным титром 0,001-0,0001 г, ориентировочной нормой для сметаны - бродильный титр 0,01-0,001 г.
Сливочное масло - один из важнейших продуктов переработки молока.
Сливочное масло вырабатывают из пастеризованных сливок. Количество бактерий в них обычно невелико - от сотен до нескольких тысяч в 1 см 3 . Это главным образом споровые палочки и микрококки. При выработке масла в него попадают микроб-организмы из маслоизготовителей и другой производственной аппаратуры, воздуха и воды, применяемой для промывки масла.
Количество и видовой состав микроорганизмов в сливочном масле зависят от вида масла и способов его изготовления.
Сладкосливочное масло содержит разнообразную микрофлору. Она состоит из остаточной микрофлоры пастеризованных сливок и различных посторонних микроорганизмов, попавших в масло извне в процессе его выработки. Это преимущественно споровые и бесспоровые палочковидные бактерии и микрококки, среди которых встречаются способные расщеплять молочный жир и белки. Количество бактерий колеблется в широких пределах: так, в 1 г свежего Любительского масла обнаруживаются тысячи и десятки тысяч бактерий, в 1 г Крестьянского масла - от тысяч до сотен тысяч. Обсемененность поверхностного слоя блока масла обычно выше, чем в его толще.
Кислосливочное масло изготовляют из пастеризованных сливок, заквашенных чистыми культурами молочнокислых стрептококков (S. lactis и S. cremoris). В состав закваски вводят также ароматообразующие стрептококки (S. lactis subs, diacetylactis). Естественно, что кислосливочное масло по сравнению со сладкосливочным содержит значительно больше бактерий, главным образом молочнокислых, присутствуют и дрожжи. Количество микроорганизмов в кислосливочном масле, по данным многих исследователей, достигает миллионов и десятков миллионов в 1 г. Посторонняя микрофлора незначительна; развитие ее задерживается молочной кислотой, которую образуют молочнокислые бактерии.
Бактериальная обсемененность масла, вырабатываемого поточным методом (без сбивания сливок), ниже, чем масла, получаемого способом сбивания, и не превышает обычно тысячи клеток в 1 г. Микрофлора этого масла состоит в основном из микроорганизмов, сохранившихся в сливках в процессе их пастеризации.
Сладкосливочное свежее масло, вырабатываемое способом сбивания, оценивается как хорошее при содержании в 1 г до 100 тыс. бактерий и титре кишечной палочки - до 0,1 г. Для масла (сладкосливочного), аттестованного» на государственный Знак качества, общее количество бактерий установлено не более 10 тыс. в 1 г, титр кишечной палочки не ниже 0,1 г.
При положительной температуре хранения сладкосливочного масла количество микроорганизмов в нем увеличивается и тем быстрее, чем выше температура. При 15 °С уже через 5 дней число бактерий в 1 г достигает десятков миллионов преимущественно из-за развития молочнокислых бактерий. При низкой положительной температуре (5 °С) бактерии развиваются медленнее и растут главным образом не молочнокислые, а посторонние- протеолитические спороносные и неспороносные палочки, а также микрококки и дрожжи.
При положительных температурах хранения кислосливочного масла, микрофлора которого в основном состоит из молочнокислых стрептококков, происходит снижение числа бактерий; посторонняя микрофлора почти не развивается из-за повышенной кислотности масла (рис. 37).
Скорость развития бактерий в масле, выработанном поточным методом, значительно ниже, чем в масле, полученном методом сбивания. Микроорганизмы могут развиваться лишь в плазме масла, которая представляет собой водный раствор белковых веществ, молочного сахара и солей. Плазма находится в масле в виде капелек различного размера. Масло, выработанное поточным способом, характеризуется высокой степенью дисперсности плазмы, в связи с чем развитие микроорганизмов в нем затруднено.
Наиболее распространенным пороком сливочного масла является его плесневение, особенно при хранении в условиях повышенной влажности воздуха. Плесени развиваются главным образом на поверхности масла в виде пятен разной окраски. Иногда масло плесневеет внутри блока, если в нем имеются пустоты, образующиеся при неплотной набивке масла. Плесневение чаще вызывают Oidium lactis, виды рода Penicillium, реже грибы из родов Aspergillus, Alternaria, Clados-porium.
Кладоспориум (Cladospqrium) чаще других развивается внутри масла (в виде черных точек) при наличии даже очень малых пустот, так как этот гриб способен расти при ограниченном содержании в среде кислорода. Плесени, многие виды которых расщепляют молочный белок и жир, вызывают глубокие изменения, проявляющиеся в осали-вании и прогоркании, развитии в масле гнилостного или других неприятных запахов и привкусов.
Под воздействием микробных ферментов (липаз) жир расщепляется на глицерин и жирные кислоты. Некоторые из низкомолекулярных жирных кислот обладают прогорклым запахом. Прогорклый вкус придают маслу и продукты более глубокого распада молочного жира (альдегиды, кетоны, перекиси и др.). Аналогичную порчу могут вызывать протеолитические и липолитические бактерии, например неспороносные флуоресцирующие бактерии рода Pseudomonas, некоторые споровые бактерии, а также некоторые виды дрожжей.
Стойкость масла повышается, если непосредственно после выработки его охладить до возможно более низкой температуры.
При хранении сливочного масла при -12 °С (по данным 3. 3. Бочаровой) вымирает значительное количество микроорганизмов. При этой температуре масло сохраняется 1-9 мес. в зависимости от вида. Наиболее нестойко масло Крестьянское и Любительское из-за повышенного содержания в нем влаги.
Рекомендуется длительное хранение сливочного масла при температуре от -20 до -30 °С. При этом в нем задерживаются не только микробиологические, но и физико-химические процессы. Имеет значение и вид упаковки; масло, упакованное в пленки из полимерных материалов, сохраняется лучше, чем упакованное в пергамент. При хранении масла в пленочной упаковке его микрофлора постепенно снижается, а в упакованном в пергамент - сохраняется на исходном уровне.
Маргарин молочный имеет микрофлору двух типов: заква-сочную, применяемую для сквашивания молока, входящего в состав маргарина, и микрофлору постороннюю - незаквасочного происхождения.
Заквасочная микрофлора представлена гомо- и гетерофер-ментативными молочнокислыми стрептококками (Str. lactis, Str. cremoris, Str. lactis subs, diacetilactis), с определенной кислото-и ароматообразующей активностью. Продукты брожения этих стрептококков (особенно диацетил) в основном и определяют органолептические достоинства маргарина.
Посторонняя микрофлора разнообразна, она состоит из микроорганизмов сырья и микроорганизмов, попавших по ходу технологического процесса извне (с оборудования, из воздуха, с рук и одежды рабочих и др.).
Развитие посторонней микрофлоры, которая может вызвать пороки вкуса и запаха маргарина, возможно в основном лишь в водно-молочной фазе маргарина.
Маргарин представляет собой высокодисперсную эмульсию; водно-молочная фаза ее находится в виде мельчайших капелек размером от 1 до 10 мкм, что значительно снижает возможность размножения микроорганизмов. Неблагоприятно для многих бактерий и низкое значение рН этой фазы маргарина (рН около 5,0).
Активное развитие микробов может быть только на поверхности продукта или в местах скопления конденсационной влаги, что происходит при интенсивном охлаждении маргарина, фасованного во влагонепроницаемую упаковку.
При порче маргарина может происходить его прогоркание, повышение кислотности, плесневение.
Для защиты от микробной порчи вводят в продукт (или обрабатывают упаковочный материал) бензойную и сорбиновую кислоты и их соли.
Рис. 37. Изменение количества протеолитических бактерий при температуре 5"С (по данным С. А. Королева):
α - сладкосливочное масло;
б - кислосливочное масло
Существенными условиями, обеспечивающими стойкость маргарина к микробиальной порче, являются строгое соблюдение технологических параметров, высокий уровень санитарно-гигиенического состояния производства, исключающий попадание посторонних микроорганизмов в продукт, низкие температуры хранения, систематическое проведение санитарно-бактериологи-ческого контроля сырья, готовой продукции, оборудования, тары, рук рабочих.
При оценке качества в основном определяют общее число бактерий и содержание бактерий группы кишечной палочки, которое нормируется. Для отечественного маргарина титр кишечной палочки установлен не ниже 0,01 г.
Сыр - ценный по вкусовым и питательным свойствам продукт переработки молока. Свойства сыра - вкус, аромат, консистенция, рисунок - формируются в результате сложных биохимических процессов, основная роль в которых принадлежит микроорганизмам.
Большое влияние на качество готового продукта оказывает также сырье - молоко, и прежде всего его чистота, т. е. степень обсемененности нежелательными для сыроделия микроорганизмами.
Свертывание молока (коагуляцию казеина) производят путем заквашивания его молочнокислыми бактериями и введением сычужного фермента.
При выработке каждого вида сыра применяют определенные технологические приемы и режимы, которые направлены в основном на регулирование протекающих в сырной массе микробиологических процессов.
На протяжении всех технологических этапов производства сыра в сырной массе происходит накопление молочнокислых бактерий, которые становятся основной микрофлорой созревающего сыра. В небольшом количестве встречаются и другие микроорганизмы: бактерии гнилостные, группы кишечной палочки, маслянокислые, пропионовокислые, а также дрожжи.
Созревание сыров протекает при активном развитии микробиологических процессов. В первые же дни созревания в сыре бурно развиваются молочнокислые бактерии, число их клеток в 1 г сыра достигает миллиардов. Бактерии сбраживают молочный сахар с образованием молочной кислоты, а некоторые продуцируют еще уксусную кислоту, углекислый газ, водород. Накопление кислот подавляет развитие посторонней микрофлоры.
При созревании твердых сыров типа Голландского (с низкой температурой второго нагревания) основная роль принадлежит мезофильным молочнокислым стрептококкам (Str. lactis, S. cremoris, S. lactis subsp. diacetilactis). Некоторое значение имеют и мезофильные молочнокислые палочки.
В микрофлоре созревающих сыров типа Швейцарского (с высокой температурой второго нагревания) преобладают термофильные молочнокислые палочки, преимущественно сырная палочка (L. helveticus), которым принадлежит ведущая роль в молочнокислом процессе. В созревании сыра принимают участие и термофильные стрептококки, а также мезофильные молочные бактерии (стрептококки и палочки). После того как молочный сахар будет сброжен, развитие молочнокислых бактерий прекращается и они начинают постепенно отмирать.
В процессе созревания сыров происходят изменения не только молочного сахара, но и белков молока. В этих процессах молочнокислые бактерии также играют значительную роль.
Сычужный фермент вызывает начальное расщепление белков - гидролиз их до пептонов. Более глубокий распад - до аминокислот и расщепление их с образованием аммиака, жирных кислот, аминов вызывают молочнокислые бактерии и их протеолитические эндоферменты, высвобождающиеся после автолиза отмерших клеток. Палочковидные молочнокислые бактерии обладают более высокой протеолитической активностью, чем стрептококки.
Развиваются в созревающих сырах (особенно в Советском, Швейцарском) и пропионовокислые бактерии. Они сбраживают молочную кислоту (ее кальциевую соль) с образованием про-пионовой и уксусной кислот и углекислого газа.
Пропионовая и частично уксусная кислоты, а также, по-видимому, некоторые аминокислоты и продукты их расщепления придают сырам характерные острый вкус и запах. Накопление в сырах углекислого газа и водорода в результате жизнедеятельности молочнокислых и пропионовокислых бактерий обусловливает образование сырных глазков, которые создают рисунок сыра.
При созревании твердых сыров, особенно в начальной стадии процесса, могут активно развиваться бактерии группы кишечной палочки, а в конце созревания - маслянокислые. Рост этих бактерий сопровождается обильным выделением газов углекислого и водорода, при этом получается неправильный рисунок сыра и даже происходит его вспучивание.
Возникает и такой порок, как горечь сыра, из-за развития микроорганизмов, активно разлагающих белки. Некоторые образующиеся при этом пептиды обладают горечью. Этот порок могут вызывать некоторые молочнокислые стрептококки.
Значительно снижает качество сыра анаэробная споровая бактерия Clostridium putrificum, обладающая резко выраженной протеолитической активностью. Сыр при этом размягчается, консистенция его становится мажущейся, появляется гнилостный запах и неприятный вкус. Однако порча, особенно твердых сычужных сыров, чаще проявляется в плесневении. Развиваются обычно грибы рода Penicillium, встречаются и другие (Alternaria, Cladosporium). Гриб Oospora вызывает изъязвление корки. Эта плесень солеустойчива и растет при содержании в среде до 14-16 % NaCl.
Одним из источников инфицирования сыров плесенями являются камеры для созревания и хранения сыров. Воздух, стены, стеллажи, поверхность кондиционеров всегда в той или иной мере обсеменены плесенями. Кроме выполнения общих санитарно-гигиенических требований к содержанию камер хранения, хороший эффект для предотвращения плесневения сыров дает озонирование холодильных камер.
При выработке мягких, так называемых плесневых, сыров, кроме молочнокислых бактерий, большое значение имеют плесени, которыми специально заражают сыры. Своеобразие вкуса этих видов сыров обусловлено изменением не только молочного сахара и белковых веществ, но и молочного жира, расщепляемого плесенями с образованием летучих жирных кислот.
В производстве Закусочного сыра используют (путем опрыскивания поверхности) Penicillium candidum и P. camemberti. Помимо плесеней, на поверхности сыра развиваются дрожжи, обладающие протеолитическим действием. В созревании сыра Рокфор участвует P. roqueforti. Споры гриба вносят внутрь сырной массы. Для создания благоприятных условий роста гриба сырную головку прокалывают по всей толще. В созревании сыра положительную роль играет и поверхностная микрофлора, в состав которой входят дрожжи, микрококки и палочковидные бактерии.
При выработке некоторых видов сыров со слизью на поверхности (например, Латвийского) важная роль в созревании принадлежит слизевой поверхностной микрофлоре, состоящей из молочнокислых бактерий, дрожжей, микрококков и протеоли-тических палочковидных бактерий.
Плавленые сыры вырабатывают главным образом из зрелых сыров. Микрофлора их в основном представлена спороносными бактериями (Bacillus subtilis, В. simplex), встречаются и молочнокислые (палочки и стрептококки), сохранившиеся при плавлении сыра. Количество бактерий в этих сырах сравнительно невелико - тысячи клеток в 1 г. При холодильном хранении (до 5 С С) существенных изменений микрофлоры не наблюдается в течение длительного времени.
При более высоких температурах численность бактерий увеличивается более или менее быстро в зависимости от температуры. Наиболее опасными, вызывающими вспучивание сыров являются маслянокис-лые бактерии. Во избежание этого вида порчи в сыры вводят антибиотик низин. Плавленые сыры считаются удовлетворительными при содержании в них бактерий не более 10 000 в 1 г и титре бактерий группы кишечной палочки не ниже 0,1 г.
Общая бактериальная обсемененность копченых колбасных сыров обычно не превышает сотен клеток в 1 г. В основном это споровые, способные к протеолизу и липолизу бактерии. Основным видом порчи этих сыров является плесневение.
Молоко и большинство молочных продуктов являются благоприятной средой для различных микроорганизмов, как патогенных, так и микроорганизмов порчи.
Молоко, полученное от больных животных, опасно для здоровья, оно может стать причиной инфекционных заболеваний, стафилококкового токсикоза и других пищевых отравлений.
Парное молоко, полученное от здоровых животных, обладает бактерицидными свойствами. Бактерицидная фаза продолжается от нескольких минут до 45 мин, если молоко находится при температуре не выше О °С. Затем количество микроорганизмов начинает нарастать, и тем быстрее, чем выше температура хранения молока.
В сыром молоке могут быть микрококки, стрептококки, а также клебсиеллы, иерсинии, протейные и кишечные палочки (колиформы) и др. При нарушении условий хранения и реализации микробы в молоке и молочных продуктах быстро размножаются, что приводит к появлению неприятного вкуса, изменению свойств молока и его порче.
Когда начинают преобладать молочнокислые бактерии и повышается кислотность, молоко прокисает, развитие многих других бактерий подавляется. Затем молочнокислая микрофлора постепенно отмирает, создаются условия для роста дрожжей, плесневых грибов, а затем и микроорганизмов гниения.
Пастеризация молока производится с целью уничтожения болезнетворных микроорганизмов и снижения обшей обсемененности молока. Молоко пастеризуют при 76 °С с выдержкой 15-20 с. После пастеризации молока остается некоторое количество термофильных и термостойких бактерий (в том числе энтерококки) и споры. Такое молоко следует хранить при температуре +4 °С не более 36 ч. Стерилизованное молоко микроорганизмов практически не содержит и может храниться длительное время.
Кисломолочные продукты (сметана, творог, кефир, простокваша и др.) обладают большей стойкостью при хранении, чем молоко. Они являются неблагоприятной средой для развития многих патогенных бактерий. Это объясняется повышенной кислотностью продуктов и антибиотическими свойствами некоторых заквасок.
При изготовлении кисломолочных продуктов применяют закваски, содержащие чистые культуры молочнокислых стрептококков, болгарской и ацидофильной палочек или их смеси. Для выработки кефира используют так называемый кефирный грибок — симбиоз дрожжей и других микроорганизмов.
Сыры получают путем заквашивания молока молочнокислыми бактериями, а затем вводят сычужный фермент, активизирующий свертывание молока. Далее происходит процесс созревания сыра — под действием микробов закваски идет молочнокислое и пропионовокислое брожение. В результате молочный сахар сбраживается, белки частично расщепляются, появляются специфический вкус и аромат. Выделяемый при этих процессах углекислый газ образует сырные глазки.
При выработке некоторых мягких сыров используют культуры плесневых грибов из рода пенициллиум.
Порча сыров чаще всего происходит из-за плесневения, развитие маслянокислых бактерий приводит к вспучиванию, а некоторых молочнокислых стрептококков — к появлению горечи.
План лекции:
Микробиология молока и молочных продуктов;
Микробиология мяса и мясных продуктов;
Микробиология рыбы и рыбных продуктов;
Микробиология стерилизованных баночных консерв;
Микробиология яиц и я яичных продуктов;
Микробиология жиров;
Микробиология зерновых продуктов;
Микробиология плодов и овощей.
Введение
Пищевые продукты играют значительную роль в питании человека и в то же время они наиболее подвержены микробной порче в связи с благоприятным химическим составом и особенно содержанию большого количества воды (скоропортящиеся). Состав микрофлоры пищевых продуктов зависит от санитарного состояния продукта, условий его производства, перевозки, хранения и реализации.
1. Микробиология молока и молочных продуктов
Состав микрофлоры свежего сырого молока очень разнообразен. Он зависит от многих факторов, например от степени чистоты шкуры животного и доильных аппаратов; воды, используемой для мойки; воздуха доильных помещений и многих других причин.
В свежем молоке содержатся бактерицидные вещества – лактенины , которые в первые часы после дойки задерживают развитие в молоке бактерий, а многие из них даже гибнут. Период времени, в течение которого сохраняются бактерицидные свойства молока, называютбактерицидной фазой . Бактерицидность молока со временем снижается и тем быстрее, чем больше в молоке бактерий и выше его температура. Чтобы удлинить бактерицидную фазу молока, необходимо возможно скорее охладить его до 10 С. Обычно эта фаза длится от 2 до 40 ч.
В дальнейшем наступает быстрое развитие всех микробов. Однако молочнокислые бактерии, если они до этого находились даже в меньшинстве, постепенно становятся преобладающими. Это объясняется тем, что они используют молочный сахар, недоступный большинству прочих микроорганизмов, а также тем, что молочная кислота угнетает развитие всех остальных микробов. Постепенно под влиянием накопившейся молочной кислоты прекращается размножение и молочнокислых бактерии. В молоке, подвергшемся сквашиванию, создаются условия для развития плесневых грибов и дрожжей. Кислотность молока снижается, снова в нем могут развиваться гнилостные бактерии. В конечном счете происходит полная гнилостная порча молока.
Возбудители:
В основном это стафилококки, молочнокислые стрептококки, микрококки, могут встречаться бактерии группы кишечной палочки, спорообразующие бактерии. Эти микроорганизмы могут быть возбудителями различных инфекционных заболеваний (дизентерии, брюшного тифа, бруцеллеза, туберкулеза и др.).
Виды порчи:
1. Кислотное брожение : молочнокислые бактерия (продукт подвергается сквашиванию). Использование низких температур.
2. Плесневение: оидиум пенициллум (опреснение продукта). Использование низких температур.
3. Гниение : кишечная палочка, протей, стафилококки (горький вкус, сине-серая окраска, неприятный запах). Использование низких температур.
Пастеризованное молоко
В пастеризованном молоке, кратковременно нагретом до 63-90 °С, последовательность смены микрофлоры резко меняется. Почти все молочнокислые бактерии погибают, и полностью разрушаются бактерицидные вещества молока. В то же время сохраняются термостойкие и споровые формы микроорганизмов. Хранить пастеризованное молоко необходимо при температуре ниже 10 °Cне более 36-48 ч с момента пастеризации.
В молоке не допускается содержание патогенных микроорганизмов. На предприятия общественного питания молоко должно поступать охлажденным, хранят его в холодильной камере при температуре 48 °С. Срок хранения не должен превышать 36 ч.
Молоко является прекрасной средой для развития микроорганизмов, которые попадают в него с вымени и шерсти животных, с рук доярок, подстилки скотного двора, инвентаря и т.д.
В 1 мл молока обнаруживают несколько сотен тысяч микробов. При охлаждении молока до +3°С количество микробов уменьшается под действием бактерицидных веществ свежевыдоенного молока в течение 2-40 часов. Затем наступает быстрое развитие всех микробов с преобладанием развития молочно-кислых бактерий. В молоке накапливается молочная кислота и антибиотики выделяемые этими микробами, что приводит к уничтожению всех микроорганизмов, в том числе, к постепенной гибели и самих молочно-кислых бактерий. Молоко прокисает, создаются благоприятные условия для развития плесневых грибов, а затем и гнилостных микробов. Происходит гнилостная порча молока.
В пастеризованном молоке (нагретого до 63-90° С) почти все молочно-кислые бактерии и бактерицидные вещества погибают, но споровые формы микробов сохраняются. Дополнительное обсеменение молока гнилостными или болезнетворными микробами приводит к порче молока и делает его опасным для здоровья. Поэтому пастеризованное молоко требует определенного режима хранения (+4°Сдо36ч).
Стерилизованное молоко (нагретое до 140° С несколько секунд), приготовленное из свежего качественного молока, микробов не содержит и поэтому в герметичной упаковке сохраняется до 4-х месяцев.
В молоко могут попадать болезнетворные микробы - возбудители дизентерии, брюшного тифа, бруцеллеза, туберкулеза. Поэтому в общественном питании молоко обязательно кипятят.
Сухое молоко- неблагоприятная среда для развития микробов, хотя в нем сохраняются все споры бацилл, термостойкие неспоровые виды микрококков, стрептококков, некоторые молочно-кислые бактерии, плесневые грибы. Эти микробы могут вызвать при сильном увлажнении молока плесневение, прокисание его.
Обнаружение в сухом молоке кишечной палочки, патогенных стрептококков свидетельствует об использовании низкокачественного сырья, несоблюдение температуры сушки молока, расфасовки, упаковки его.
гущенное молоко хорошо сохраняется, т.к. большая концентрация сахара или стерилизация убивает большинство микробов. Жизнеспособность сохраняют только некоторые споровые бактерии. Сильно обсемененное сырье, из которого изготовлено сгущенное молоко, может привести к забраживанию или гниению его.
Кисло-молочные продукты содержат в себе микроорганизмы, входящие в состав заводской закваски: чистые культуры молочно-кислого стрептококка, болгарской и ацидофильной палочек, дрожжей - для кефира и кумыса. Кроме того, микрофлора кисло-молочных продуктов зависит от микробов молока и санитарного состояния оборудования.
Сыры содержат микроорганизмы закваски и процесса созревания, под действием которых протекает молочно-кислое и пропионово-кислое брожение внутри сыров. В зависимости от температуры, влажности, солености, плотности головок сыра, количества остаточного сахара идет тот или иной процесс, от чего зависят специфические потребительские достоинства сыров. К концу созревания молочно-кислое брожение снижается, а пропионово-кислое увеличивается, вызывая гидролиз белков, накопление различных кислот, образование глазков, появление вкуса, аромата, консистенции сыров.
У мягких слизистых сыров процесс созревания идет от поверхности, где находятся различные бактерии, плесневые грибы, а затем проникает внутрь сырной массы.
Порчу сыров в виде неправильного рисунка, вспучивания, растрескивания головки, несвойственного вкуса и запаха вызывают масляно-кислые бактерии, а плесневение сыров вызывают плесневые грибы.
