Гнилостные бактерии. Гнилостные бактерии, их характеристика и свойства

Введение

Во время хранения продукты подвергаются порче вследствие попадания и развития в них микроорганизмов. Видовой состав микроорганизмов выделяемый из мясных, молочных и яйцепродуктов, рыбных и других весьма разнообразен (гнилостные бактерии, плесневые грибы, дрожжи, актиномицеты, микрококки, молочнокислые, масляно-кислые и уксуснокислые бактерии и другие). Попав в продукт и обильно размножаясь в нем, сапрофитные микроорганизмы могут обусловить возникновение различных пороков: гниение, плесневение, ослизнение мяса, горький вкус молока, прогорклый вкус масла и др.

Гнилостные бактерии

Гнилостные бактерии вызывают распад белков. В зависимости от глубины распада и образующихся конечных продуктов могут возникать различные пороки пищевых продуктов. Эти микроорганизмы широко распространены в природе. Они встречаются в почве, воде, воздухе, на пищевых продуктах, а также в кишечнике человека и животных

К гнилостным микроорганизмам относятся аэробные споровые и бесспоровые палочки, спорообразующие анаэробы, факультативно-анаэробные бесспоровые палочки.

Они являются основными возбудителями порчи молочных продуктов, вызывают распад белков (протеолиз), в результате чего могут возникать различные пороки пищевых продуктов, зависящие от глубины распада белка. Антагонистами гнилостных являются молочнокислые бактерии, поэтому гнилостный процесс распада продукта возникает там, где не идет кисломолочный процесс.

Протеолиз (протеолитические свойства) изучают посевом микроорганизмов в молоко, молочный агар, мясопептонный желатин (МПЖ) и в свернутую кровяную сыворотку.

Свернувшийся белок молока (казеин) под влиянием протеолитических ферментов может свертываться с отделением сыворотки (пептонизация) или растворяться (протеолиз).

На молочном агаре вокруг колоний протеолитических микроорганизмов образуются широкие зоны просветления молока.

В МПЖ посев производят уколом внутрь столбика среды. Посевы выращивают 5-7 сут при комнатной температуре. Микробы, обладающие протеолитическими свойствами, разжижают желатин. Микроорганизмы, не обладающие протеолитической способностью, растут в МПЖ без его разжижения.

В посевах на свернутой кровяной сыворотке протеолитические микроорганизмы также вызывают разжижение, а микробы, не обладающие этим свойством, не изменяют ее консистенцию.

При изучении протеолитических свойств определяют также способность микроорганизмов образовывать индол, сероводород, аммиак, т. е. расщеплять белки до конечных газообразных продуктов.

Гнилостные бактерии имеют очень широкое распространение. Они встречаются в почве, воде, воздухе, кишечнике человека и животных, на пищевых продуктах. К этим микроорганизмам относятся спорообразующие аэробные и анаэробные палочки, пигментообразующие и факультативно-анаэробные бесспоровые бактерии.

Оказывается, у гнилостных бактерий , как вообще у многих бактерий, имеются органы движения, знакомые уже нам жгутики, при посредстве которых они могут самостоятельно передвигаться.

Как ни благодетельствуют нас эти наши друзья, без которых самая жизнь наша была бы невозможна, однако, надо быть с ними настороже; все бактерии коварны. В то время как тело животного только что начало разлагаться и еще нисколько не напоминает собой порченного мяса, в нем могут под влиянием бактерий образоваться страшные яды, унесшие в могилу немало людей, съевших такое ядовитое мясо. Особенно часты случаи отравления так называемым рыбным ядом, который при страшной силе действия на организм, ничем не выдает своего присутствия. При дальнейшем тлении трупов, эти яды сами разлагаются и исчезают.

Животное уже при жизни выбрасывает значительное количество воспринятых питательных элементов в виде кала и мочи. Все эти отбросы также перерабатываются микробами и минерализируются, после чего могут служить пищей для растений. Уже выше было сказано, что в кишечнике человека и животных имеется колоссальное количество бактерий. Они разлагают гнилостными процессами каловые массы уже внутри тела, а затем довершают разложение после того, как они извергнуты наружу.

Когда мы отвозим навоз в поле, мы часто не знаем, что это удобрение становится доступным для наших культурных растений только после переработки его микробами, незаметными кормильцами растений. Значительная часть азота, принятого в пищу животным, выделяется в виде мочи.

Азот - самый ценный для растений элемент, которого они жадно ищут повсюду и с которым обходятся крайне бережно. И вот, азот мочи становится доступным для растений, благодаря особому виду бактерий, производящих брожение мочи, открытое Пастером. Эти оригинальные химики разлагают главную составную часть мочи человека, мочевину, на углекислый газ и аммиак, производя таким образом, ее полную минерализацию. А воспринятый растениями азот аммиака переходит в них в такие питательные вещества, которые поддерживают жизнь животных и человека. Таким образом, бактерии брожения мочи также являются нашими благодетелями.

Безазотистые органические вещества, количество которых особенно велико в растениях, после смерти организма разлагаются прежде всего в громадных количествах в процессах спиртового, молочнокислого и маслянокислого брожения.

Дрожжи, поселяющиеся всегда там, где имеется запас сахара, на оболочках всех плодов, на ягодах винограда и других растений, только и ждут возможности проникнуть внутрь плода и вызвать там массовое разложение сахара с образованием спирта и углекислого газа. Образовавшийся спирт подхватывается сопровождающими дрожжи бактериями уксуснокислого брожения, которые превращают спирт в уксусную кислоту, то есть частично сжигая его. Те же самые бактерии при недостатке спирта действуют дальше и сжигают уксусную кислоту до углекислого газа и воды, но чаще это довершение минерализации сахара производят другие бактерии, не представляющие собой таких узких специалистов как возбудители разных брожений и обеспечивающие себе существование своей неприхотливостью и способностью при дыхании сжигать самое плохое топливо. Совокупность всех только что описанных работ микробов превращает сахар в минеральные продукты - углекислый газ и воду.

Другой путь минерализации безазотистого вещества, имеющий колоссальное распространение в природе, ведет через маслянокислое брожение. Бактерии, производящие это брожение, принадлежат к различным видам.

Поэтому то при брожении виноградного сока можно не прибавлять искусственно дрожжей.

В недрах сырой земли, на дне болот, в топях ила, всюду, куда не проникает живительный луч солнца, где царит мрак и смрад, неустанно работает могучий маслянокислый микроб и количество разложенного им материала значительно превышает те массы растительного происхождения, которые перерабатывает человек в своей технике. Если в искусственной культуре дать микробу хорошо подходящие ему условия, то из сосуда будет течь непрерывная струя газа, результат великолепной химической работы бактерии. Газ состоит из углекислоты и горючего водорода. В несколько минут мы можем набрать полный большой баллон этих газов и в природе такой процесс идет в необъятных размерах, не останавливаясь ни днем, ни ночью. Изумительные работники не знают ни минуты отдыха. Как жалка по своим размерам вся фабрично-заводская техника человечества по сравнению с гигантским размахом химического производства, идущего в природе при содействии различных микробов брожений. II с какой легкостью работают микроорганизмы спиртового и маслянокислого брожений. Как будто ничего не может быть проще превращения сахара и других безазотистых соединений в различные газы и кислоты, или спирты. А между тем, мы, люди, несмотря на все старания, пока еще не в состоянии произвести этих явлений в наших богато обставленных химических лабораториях, хотя бы в малом размере. Мы можем только изумляться…и учиться у бесконечно малых существ. Мы не будем рассматривать здесь всех брожений, число которых весьма велико, мы только познакомимся с парой примеров разрушения крайне прочных веществ, прежде всего с брожением клетчатки. Клетчатка представляет собой вещество, из которого построен остов, скелет растений. Она составляет главную массу тела крупных растений, особенно деревьев и, несомненно, по своей массе стоит на первом месте среди всех горючих органических веществ на земле. В химическом отношении клетчатка замечательна тем, что без нагревания почти не поддается действию самых едких жидкостей и почти ни в чем не растворяется. Даже крепкие кислоты и щелочи не растворяют клетчатки при обыкновенной температуре. Очищенная вата, лучшие сорта пропускной (фильтровальной) бумаги представляют собой почти химически-чистую клетчатку. Бумага непрочна и легко разрывается только потому, что представляет собой войлок тончайших нитей. Если, однако, спаять все эти нити в одну сплошную массу, то получается весьма прочный материал; в Америке такую клетчатку применяют для выделки вагонных шин и других предметов, требующих большой прочности. Древесина представляет собой слегка измененную клетчатку, пропитанную некоторыми веществами, придающими ей большую хрупкость, меньшую гибкость и прочность, но за то также способность всасывать в себя больше воды.

После смерти растения белковые и другие питательные вещества, из которых состоит их живое тело, быстро уничтожаются различными микроорганизмами, а остов, состоящий из клетчатки, остается в течение долгого времени нетронутым, так как вследствие своей прочности легко противостоит натиску мелких живых существ. Всякий, кому приходилось гулять по буковому или дубовому лесу, не мог не обратить внимания на толстый упругий ковер сухих листьев, в которых тонет нога и который накапливается в течение нескольких лет. Это все остовы листьев, состоящие из клетчатки. Однако, с течением времени и клетчатка исчезает, разрушается и переходит в простейшие минеральные соединения. Солома в навозе, также состоящая из клетчатки, при благоприятных условиях также истлевает и уничтожается каким-то способом, который долгое время оставался таинственным. В настоящее время мы знаем, что существуют некоторые бактерии, способные производить брожение клетчатки. Их обнаружить можно так: приготовив раствор необходимых для микробов минеральных солей, прибавляют к нему в качестве питательного материала только нарезанную полосками фильтровальную бумагу и заражают такую жидкость крошечным кусочком навоза. В навозе имеется огромное разнообразие микробов, но почти ни один из них не развивается из-за недостатка пищи. Кормиться одной только бумагой не под силу даже неприхотливым бактериям. Прекрасно чувствуют себя лишь специалисты по сбраживанию клетчатки; они разъедают бумагу и производят брожение, с выделением газов, от которых бумага всплывает на поверхность, увлекаемая током пузырьков. Этот процесс имеет, конечно, колоссальное значение в круговороте веществ: благодаря ему органическое вещество, находившееся в огромном количестве в форме, недоступной для обыкновенных живых существ, минерализируется и снова становится им доступно.

Какова же должна быть мощность тех химических средств, которыми располагают удивительные микробы, так легко и бурно разлагающие такой прочный материал! Еще один случай, наводящий химика на глубокие размышления о том, как бы выведать у бесконечно малых их секрет и применить его в широких размерах на пользу науки и техники.

Существуют в природе и другие способы массовой переработки клетчатки, а также иных близких к ней веществ. При этом происходит как бы медленное тление, сопровождаемое обугливанием. Так накопились огромные массы торфа и каменного угля, фундамент современной техники. Когда эти залежи будут истреблены, промышленность должна будет либо сойти на нет, либо обратиться за помощью к науке, в поисках нового источника энергии. И, по всем видимостям, такой момент должен в конце концов наступить.

Само собой разумеется, что работа всех описанных микроорганизмов, вызывающих брожения, полезна человеку только по случайному совпадению. По существу бактерии направляют свою деятельность на разложение веществ сложного состава, из которых образуются более простые. Это и составляет общий принцип, их деятельности. В некоторых отдельных случаях такое разложение вещества может быть, наоборот, вредно для человека потому, что оно разрушает продукты его техники. Так, например, уксуснокислое брожение может причинить большие убытки, если оно разовьется само собой в ценных напитках, содержащих спирт. Маслянокислое брожение, столь необходимое в природе, весьма нежелательно в том случае, если оно разойдется в пищевых продуктах.

Всегда вредна и нежелательна для человека деятельность некоторых грибков, разрушающих древесину. Из них особой известностью пользуется один вид так называемого домового гриба. Он превращает постройки, особенно сооруженные из сырого дерева, в мягкую труху; это явление сопряжено с растворением клетчатки, которое гриб производит, повидимому, с большой легкостью, так же, как бактерии, с которыми мы только что познакомились, но никакого брожения клетчатки с выделением газов домовый гриб, повидимому, не вызывает. Вследствие тайной работы этого неустанного вредителя, разрушено много деревянных домов и других построек.

Брожение селитры представляет собой очень нежелательное и невыгодное для земледельца явление. Азот в почве часто находится в недостаточном количестве, а потому земледельцу приходится дорожить им больше, чем всеми другими питательными элементами в земле; урожай главным образом зависит от азотного питания растений. Из всех форм, в которых может оказаться азот в почве, наиболее пригодна для растений селитра; не даром ее привозят в огромных количествах из Южной Америки и употребляют в качестве удобрения. Целый ряд бактерий разлагает в почве селитру, пользуясь этим процессом для добывания жизненной энергии. При бактериальном брожении селитры весь азот улетает в воздух и становится недоступным для растении. Таким образом, коварный микроб не только лишает азотного питания другие более высоко организованные растения, но при этом и сам то азотом селитры не пользуется, а только уменьшает и без того небольшие запасы полезного азота в почве.

Все микроорганизмы, вызывающие брожения, почти никогда не производят полной минерализации органического вещества. Они ограничиваются тем, что более сложно составленные соединения разлагают на более простые. Но целая армия других микробов сразу же нападает на продукты брожения и довершает превращение их в простейшие, так называемые минеральные вещества, уже не способные дальше разлагаться с выделением тепла. Все эти организмы, сопровождающие бродильных микробов на подобие того, как шакалы следуют за львом, чтобы доедать остатки его трапезы, чаще всего бывают неприхотливы и неразборчивы в выборе питания. Они не производят строго-специализированных брожений, но они сжигают при своем дыхании разнообразные вещества, на которые среди более разборчивых организмов нашлось бы мало охотников. В общей работе минерализации сложных веществ они играют не показную роль, но они совершенно необходимы для завершения этого важного процесса.

Однако и среди таких микробов, которые производят не брожения, а сжигания простых соединений, встречаются некоторые узкие специалисты, работа которых незаменима и бросается в глаза своей оригинальностью. Чудеса, открытые микробиологией, были бы недостаточно описаны, если бы мы не обратили наше внимание на подобного рода работников, которым мы в первую голову обязаны обеспечением постоянства жизни на земле.

С тех пор, как великий французский химик Лавуазье открыл закон вечности материи, мы знаем, что количество каждого основного простейшего вещества на нашей планете неизменно и определенно. Поэтому, если такое вещество необходимо для построения тела животных и растений, оно неизбежно должно после смерти этих живых существ переходить в такую форму, в которой может быть снова использовано растениями в качестве питательного материала. От растений оно с пищей будет передано животным, после смерти как тех, так и других организмов снова попадет в почву и будет непрерывно совершать все тот же круговорот. Таким образом, ограниченное, строго определенное количество одного физиологически-важного элемента, благодаря круговороту, может поддерживать жизнь животных и растений в течение бесконечно долгого времени, на подобие того, как ограниченное количество денежных знаков при непрерывном круговороте их из казны в частные руки и обратно, может в течение неопределенно долгого времени поддерживать товарообмен в государстве.

В группу гнилостных бактерий входят микроорганизмы, вызыва­ющие глубокий распад белков. При этом образуется ряд веществ, обладающих неприятным запахом, вкусом, нередко и ядовитыми свой­ствами. Гнилостные бактерии могут быть как аэробы, так и анаэро­бы, споровые и бесспоровые.

К факультативно аэробным бесспоровым гнилостным бактериям часто встречающимся в молоке, относятся грамотрицательные па­лочки Proteus vulgaris (протей), способные активно пептонизировать молоко с выделением газа. При развитии этих микроорганизмов в молоке кислотность его вначале несколько повышается (вследствие образования жирных кислот), а затем снижается в результате на­копления щелочных продуктов. Бесспоровые бактерии, например Proteus vulgaris, могут попадать в молоко с оборудования, из воды и других источников. При пастеризации молока Proteus vulgaris по­гибают.

К аэробным споровым бактериям относятся Вас. subtilis (сеннаяая палочка), Вас. mesentericus (картофельная палочка), Вас. mycoides, Вас. megatherium и пр. Все они подвижны, красятся по Граму положительно, быстро развиваются в молоке, активно разлагая белки. При этом сна­чала молоко свертывается без существенного повышения кислотно­сти, затем с поверхности сгустка наступает пептонизация молока. У некоторых споровых палочек (например, сенной) пептонизацпя молока начинается без предварительного свертывания казеина. Из анаэробных споровых гнилостных бактерий в молоке встре­чаются Вас. putrificus и Вас. polymyxa.

Вас. putrificus - подвижная палочка, разлагающая белки с обиль­ным образованием газов (аммиака, углекислоты, водорода, серово­дорода), Вас. polymyxa - подвижная палочка, образующая в молоке газ, кислоты (уксусную, муравьиную), этиловый и бутиловый спир­ты и другие продукты.

Высокая чувствительность к понижению реакции среды харак­терна для всех гнилостных бактерий. Этой особенностью определя­ются крайне ограниченные возможности для развития данной груп­пы бактерий при производстве кисломолочных продуктов. Очевидно, что во всех случаях, когда молочнокислый процесс развивается ак­тивно, жизнедеятельность гнилостных бактерий прекращается. В производстве кисломолочных продуктов развитие гнилостных бактерий возможно только в исключительных случаях (в результа­те развития бактериофага полностью пли в значительной мере ос­тановлен молочнокислый процесс, утрачена активность закваски и т. д.). Споры многих гнилостных бактерий могут содержаться в пасте­ризованном молоке. Однако практически они не играют роли при производстве и хранении этого продукта. Это объясняется тем, что основную остаточную микрофлору после пастеризации составляют молочнокислые бактерии, они же обсеменяют молоко при розливе, поэтому на фоне развития (хотя и слабого, из-за низких температур

хранения) молочнокислого процесса возможность размножения спо­ровых микроорганизмов в пастеризованном молоке ничтожна. При производстве же и хранении стерилизованного молока спо­ровые бактерии играют немаловажную роль. Даже незначительные нарушения режимов стерилизации могут привести к попаданию спор в стерилизованное молоко и вызвать в последующем его пор­чу при хранении.

ДРОЖЖИ

В основу классификации дрожжей положены различия в харак­тере их вегетативного размножения (деление, почкование). спорообразования, а также морфологические и физиологические признаки.

По способности к спорообразованию дрожжи делят на спорообразующие и неспорообразующие. В кисломолочных продуктах из спорообразующих встречаются дрожжи родов Saccharomyces, Zygosacc-haromyces, Fabospora и Debaromyces, из неспоровых - родов Torulopsis it Candida. С. А.

Королев (1932) разделил дрожжи, встречающиеся в молоч­ных продуктах, по их биохимическим свойствам на три группы.

Первая группа - дрожжи, не способные к спиртовому брожению, хотя и потребляющие некоторые углеводы путем непосредственного окисления; к ним относятся виды Mycoderma, цветные бесспоровые дрожжи Tornla.

Вторая группа - дрожжи, не сбраживающие лактозу, но сбражи­вающие другие сахара; могут развиваться лишь в совместной культу­ре с микроорганизмами, обладающими ферментом лактазой, гпдролизующей молочный сахар на моносахара; к ним относятся отдель­ные виды дрожжей рода Saccharomyces. Как показали исследования В. И. Кудрявцева (1954) и A.M. Скородумовой (1969), в кисломолочных продуктах, приготовленных на естественных заквасках, основ­ными представителями этого рода являются дрожжи вида Sacch. cartilaginosus, сбраживающие мальтозу и галактозу. По мнению В. И. Кудрявцева, дрожжи этой группы могут положительно влиять на вкус и аромат кисломолочных продуктов, однако при чрезмерном их развитии возникает порок - вспучивание. Они относятся к так называемым диким дрожжам и при производстве кисломолочных продуктов их не применяют. Однако возможно, что среди дрожжей этой группы могут быть найдены производственно-ценные куль­туры.

Третья группа - дрожжи, сбражнвающпе лактозу. Исследования А. М. Скородумовой (1969) показали, что среди дрожжей, выделен­ных из кисломолочных продуктов (приготовленных на естественной закваске), число дрожжей, самостоятельно сбраживающих лактозу, сравнительно невелико - из 150 штаммов - 32 (21%). Наибольший процент дрожжей, сбражпвающих лактозу, был выделен из кефир ных грибков и закваски (34,1%). Дрожжи, сбраживающие лактозу, были идентифицированы А. М. Скородумовой как Fabospora fragilis, Saccharomyces lactis, реже Zygosaccharomyces lactis. Способностью сбраживать лактозу обладают также некоторые ви­ды Candida и Torulopsis - Candida pseudotropicalis var. lactosa, Torulopsis kefir, Torylopsis sphaerica, выделенные из кефир­ного грибка (В. И. Буканова, 1955).

Исследования, проводившиеся в Японии Т. Наканиши и Дж. Араи (1968, 1969), показали также, что наиболее распространенны­ми видами лактозосбраживающих дрожжей, выделенных из сырого молока, являются Saccharomyces lactis, Torulopsis versatilis, Toru­lopsis sphaerica, Candida pseudotropicalis.

Для установления отношения дрожжей к сахарам культуры па­раллельно высевают в молочно-пептонную сыворотку, содержащую только лактозу, и на сусло, содержащее мальтозу. После выдержки при оптимальной температуре отмечают наличие пли отсутствие га­за.

Оптимальная температура развития дрожжей 25-30° С, что следует учитывать при выборе температуры для созревания продук­тов, в состав микрофлоры которых они входят. По данным В. II. Букановой (1955) основным фактором, регулирующим развитие дрож­жей разных видов в кефире, является температура. Так, повышен­ная температура (30-32° С) стимулирует развитие Torulopsis sphaerica п дрожжей, не сбраживающих лактозу. Дрожжи, сбраживающие лактозу, достаточно хорошо развиваются и при 18-20° С, однако повышение температуры до 25 и 30° С, как правило, стимулирует их размножение.

Большинство дрожжей предпочитает для своего развития кислую реакцию среды. Следовательно, в кисломолочных продуктах условия для них благоприятны.

Дрожжи очень широко распространены в кисломолочных продук­тах и могут быть обнаружены почти в любом образце продукта, при­готовленного на естественных заквасках. Однако дрожжи развива­ются гораздо медленнее, чем молочнокислые бактерии, поэтому в кис­ломолочных продуктах они обнаруживаются в меньшем количестве, чем молочнокислые бактерии.

Роль дрожжей и производстве кисломолочных продуктов исклю­чительно велика. Обычно дрожжи рассматривают главным образом как возбудителей спиртового брожения. Но эта функция, по-види­мому, не основная. Дрожжи активизируют развитие молочнокис­лых бактерий, витаминизируют продукты (С. Аскалонов, 1957). Дрожжи, сбраживающие лактозу и другие сахара, способны выра­батывать антибиотические вещества, активные против туберкулез­ной палочки и других микроорганизмов (А. М. Скородумова, 1951, 1954; В. И. Буканова, 1955).

Интенсивное развитие дрожжей незаквасочного происхождения нередко приводит к вспучиванию и изменению вкуса таких продук­тов, как сметана, творог и сладкие творожные изделия. Излишнее развитие дрожжей, содержащихся в кефирной закваске при наруше­нии технологических режимов, также может вызвать газообразова­ние в кефире (“глазки”) и даже его вспучивание.

Гниением называется разложение белковых веществ микро­организмами. Это порча мяса, рыбы, плодов, овощей, древесины, а также процессы, происходящие в почве, навозе и др.

В более узком понимании гниением принято считать процесс разложения белков или субстратов, богатых белком, под влиянием микроорганизмов.

Белки являются важной составной частью жи­вого и отмершего органического мира, содержатся во многих пищевых продуктах. Белки характеризуются большим разнооб­разием и сложностью строения.

Способность разрушать белковые вещества присуща многим микроорганизмам. Одни микроорганизмы вызывают неглубокое расщепление белка, другие могут разрушать его более глубоко. Гнилостные процессы постоянно протекают в природных усло­виях и нередко возникают в продуктах и изделиях, содержащих белковые вещества. Разложение белка начинается с его гидролиза под влиянием протеолитических ферментов, выделяемых микробами в окружающую среду. Гниение протекает при наличии высокой температуры и влажности.

Аэробное гниение . Протекает в присутствии кислорода воздуха. Конечными продуктами аэробного гниения являются, кроме аммиака, диоксид углерода, сероводород и меркаптаны (обладающие запахом тухлых яиц). Сероводород и меркаптаны образуются при разложении серосодержащих аминокислот (цистина, цистеина, метионина). К числу гнилостных бактерий, разрушающих белковые ве­щества в аэробных условиях, относится также бациллус. микоидес. Эта бактерия широко распространена в почве. Она представляет собой подвижную спорообразующую палочку.

Анаэробное гниение . Протекает в анаэробных условиях. Конечными продуктами анаэробного гниения являются продукты декарбоксилирования аминокислот (отнятие карбоксильной группы) с образованием дурно пахнущих веществ: индола, акатола, фенола, крезола, диаминов (их производные являются трупными ядами и могут вызывать отравления).

Наиболее распространенными и активными возбудителями гниения в анаэробных условиях являются бациллус путрификус и бациллус спорогенес.

Оптимальная температура развития для большей части гни­лостных микроорганизмов находится в пределах 25-35°С. Низ­кие температуры не вызывают их гибели, а лишь приостанавли­вают развитие. При температуре 4-6°С жизнедеятельность гни­лостных микроорганизмов подавляется. Бесспоровые гнилостные бактерии погибают при температуре выше 60°С, а спорообразующие бактерии выдерживают нагревание до 100°С.

Роль гнилостных микроорганизмов в природе, в процессах порчи пищевых продуктов.

В природе гниение играет большую положительную роль. Оно является составной частью круговорота веществ. Гнилост­ные процессы обеспечивают обогащение почвы такими формами азота, которые необходимы растениям.

Еще полтора века назад великий французский микробиолог Л. Пастер понял, что без микроорганизмов гниения и брожения, превращающих органику в неорганические соединения, жизнь на Земле стала бы невозможной. Наибольшее количество видов этой группы обитают в почве – в 1 г плодородной пахотной почвы их содержится несколько млрд. Почвенная флора в основном представлена бактериями гниения. Они разлагают органические остатки (отмершие тела растений и животных) до веществ, которые потребляют растения: углекислого газа, воды и минеральных солей. Этот процесс в масштабах планеты называется минерализацией органических остатков, чем больше бактерий в почве, тем интенсивнее идет процесс минерализации, следовательно, тем выше плодородие почвы. Однако гнилостные микроорганизмы и вызываемые ими процессы, в пищевой промышленности вызывают порчу продуктов и в особенности животного происхождения и материалов, содержащих белковые вещества. Для предотвращения порчи продуктов гнилостными микроорганизмами следует обеспечивать такой режим их хра­нения, который исключал бы развитие этих микроорганизмов.

Для предохранения продуктов питания от гниения применяют стерилизацию, засолку, копчение, замораживание и др. Однако среди гнилостных бактерий есть спороносные, галофильные и психрофильные формы, формы, вызывающие порчу засоленных или замороженных продуктов.

Тема 1.2. Влияние условий внешней среды на микроорганизмы. Распространение микроорганизмов в природе.

Факторы, влияющие на микроорганизмы (температура, влажность, концентрация среды, излучения)

План

1. Влияние температуры: психрофильные, мезофильные и термофильные микроорганизмы. Микробиологические основы хранения пищевых продуктов в охлажденном и замороженном виде. Термоустойчивость вегетативных клеток и спор: пастеризация и стерилизация. Влияние тепловой обработки пищевых продуктов на микрофлору.

2. Влияние влажности продукта и окружающей среды на микроорганизмы. Значение относительной влажности воздуха для развития микроорганизмов на сухих продуктах.

3. Влияние концентрации растворенных веществ в среде обитания микроорганизмов. Влияние излучений, использование УФ-лучей для дезинфекции воздуха.

Влияние температуры: психрофильные, мезофильные и термофильные микроорганизмы. Микробиологические основы хранения пищевых продуктов в охлажденном и замороженном виде. Термоустойчивость вегетативных клеток и спор: пастеризация и стерилизация. Влияние тепловой обработки пищевых продуктов на микрофлору.

Температура - важнейший фактор для развития микроорганизмов. Для каждого из микроорганизмов существует минимум, оптимум и максимум температурного режима для роста. По этому свойству микробы подразделяются на три группы:

§ психрофилы - микроорганизмы, хорошо растущие при низких температурах с минимумом при -10-0 °С, оптимумом при 10-15 °С;

§ мезофилы - микроорганизмы, для которых оптимум роста наблюдается при 25-35 °С, минимум - при 5-10 °С, максимум - при 50-60 °С;

§ термофилы - микроорганизмы, хорошо растущие при относительно высоких температурах с оптимумом роста при 50-65 °С, максимумом - при температуре более 70 °С.

Большинство микроорганизмов относится к мезофилам, для развития которых оптимальной является температура 25-35 °С. Поэтому хранение пищевых продуктов при такой температуре приводит к быстрому размножению в них микроорганизмов и порче продуктов. Некоторые микробы при значительном накоплении в продуктах способны привести к пищевым отравлениям человека. Патогенные микроорганизмы, т.е. вызывающие инфекционные заболевания человека, также относятся к мезофилам.

Низкие температуры замедляют рост микроорганизмов, но не убивают их. В охлажденных пищевых продуктах рост микроорганизмов замедленно, но продолжается. При температуре ниже О °С большинство микробов прекращают размножаться, т.е. при замораживании продуктов рост микробов останавливается, некоторые из них постепенно отмирают. Установлено, что при температуре ниже О °С большинство микроорганизмов впадают в состояние, похожее на анабиоз, сохраняют свою жизнеспособность и при повышении температуры продолжают свое развитие. Это свойство микроорганизмов следует учитывать при хранении и дальнейшей кулинарной обработке пищевых продуктов. Например, в замороженном мясе могут длительно сохраняться сальмонеллы, а после размораживания мяса они в благоприятных условиях быстро накапливаются до опасного для человека количества.

При воздействии высокой температуры, превышающей максимум выносливости микроорганизмов, происходит их отмирание. Бактерии, не обладающие способностью образовывать споры, погибают при нагревании во влажной среде до 60-70 °С через 15-30 мин, до 80-100 °С - через несколько секунд или минут. У спор бактерий термоустойчивость значительно выше. Они способны выдерживать 100 °С в течение 1-6 ч, при температуре 120-130 °С споры бактерий во влажной среде погибают через 20-30 мин. Споры плесеней менее термостойки.

Тепловая кулинарная обработка пищевых продуктов в общественном питании, пастеризация и стерилизация продуктов в пищевой промышленности приводят к частичной или полной (стерилизация) гибели вегетативных клеток микроорганизмов.

При пастеризации пищевой продукт подвергается минимальному температурному воздействию. В зависимости от температурного режима различают низкую и высокую пастеризацию.

Низкая пастеризация проводится при температуре, не превышающей 65-80 °С, не менее 20 мин для большей гарантии безопасности продукта.

Высокая пастеризация представляет собой кратковременное (не более 1 мин) воздействие на пастеризуемый продукт температуры выше 90 °С, которая приводит к гибели патогенной неспороносной микрофлоры и в то же время не влечет за собой существенных изменений природных свойств пастеризуемых продуктов. Пастеризованные продукты не могут храниться без холода.

Стерилизация предусматривает освобождение продукта от всех форм микроорганизмов, в том числе и спор. Стерилизация баночных консервов проводится в специальных устройствах - автоклавах (под давлением пара) при температуре 110-125°С в течение 20-60 мин. Стерилизация обеспечивает возможность длительного хранения консервов. Молоко стерилизуется метолом ультравысокотемпературной обработки (при температуре выше 130 °С) в течение нескольких секунд, что позволяет сохранить все полезные свойства молока.

Почвенные бактерии. Бактерии разложения и гниения

Бактерии - важнейшее звено общего круговорота веществ в природе.

В \(1\) см³ поверхностного слоя лесной почвы содержатся сотни миллионов сапротрофных почвенных бактерий нескольких видов.

Растения создают сложные органические вещества из углекислого газа, воды и минеральных солей почвы. Многие бактерии, живущие в почве, в процессе своей жизнедеятельности превращают отмершие части растений и мёртвые организмы в перегной .

Они разлагают сложные вещества на простые, которые снова используют растения.

Другая группа почвенных бактерий разлагает перегной .

Хозяйственное значение бактерий гниения и брожения

Многие бактерии гниения вызывают порчу продуктов питания. Поэтому скоропортящиеся продукты хранят в холодильниках (при низкой температуре жизнедеятельность бактерий понижается).

Обрати внимание!

Поскольку бактерии не могут жить без воды и погибают в растворах соли и сахара, продукты сушат, солят, маринуют, засахаривают, консервируют, коптят.

При консервировании плотно закрытые банки нагревают. При этом погибают не только бактерии, но и их споры. Поэтому консервы сохраняются долгое время.

Бактерии портят сено в стогах, если оно недостаточно хорошо высушено. Есть бактерии, которые портят рыболовные сети, редчайшие рукописи и книги в книгохранилищах. Для предохранения книг от порчи их окуривают сернистым газом.

С активностью бактерий брожения связано скисание молока, фруктовых и ягодных соков. При этом молоко превращается в простоквашу, а соки - в жидкость с большим содержанием уксуса.

Молоко для сохранения кипятят, стерилизуют (уничтожают бактерий), хранят в холодильнике, а соки для длительного хранения, как правило, консервируют в герметически закупоренных банках или специальных упаковках.

Молочнокислые бактерии при брожении превращают сахар в молочную кислоту, которая угнетает жизнедеятельность гнилостных бактерий. Это свойство бактерий брожения человек применяет при квашении капусты, солении огурцов, получении из молока различных молочнокислых продуктов (сметаны, творога, сыра и др.); образовании силоса из кукурузы и других сочных растений.

Некоторые бактерии брожения живут в кишечнике человека и зверей и способствуют перевариванию пищи. К таким бактериям относится, например, кишечная палочка .

Азотфиксирующие клубеньковые бактерии

Некоторые почвенные бактерии способны поглощать азот из воздуха, используя его в процессах жизнедеятельности.

Эти азотфиксирующие бактерии живут самостоятельно или поселяются в корнях бобовых растений. Проникнув в корни бобовых, эти бактерии вызывают разрастание клеток корней и образование на них клубеньков.

Такие бактерии называют клубеньковыми .

Клубеньки белого люпина