Основы микробиологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Введение

молочный микробный порча

Микробиология ( от греч. Micros - малый, bios - жизнь, logos - учение) - это наука, изучающая строение, функции, химическую деятельность, распространение, условия развития, роль и значение в жизни человека весьма малых организмов, большинство которых невидимо невооруженным глазом.

Мир микроорганизмов многочислен и разнообразен. Они повсеместно распространены в природе: в почве, водоемах, воздухе, на продуктах питания и на всех предметах, окружающих человека. Они находятся и в нем самом, а также на животных и растениях.

Микроорганизмы способны выполнять колоссальную по значимости химическую работу: разлагают растительные и животные остатки на поверхности планеты, используются в технологиях производства пищевых продуктов и различных биологически активных соединениях для отраслей народного хозяйства.

Однако многие микроорганизмы наносят большой экономике страны, вызывая порчу продуктов сельскохозяйственного и промышленного производства. Среди микроорганизмов есть особая группа - патогенные (болезнетворные) микробы, которые вызывают заболевания человека, животных и растений. Многие патогенные микроорганизмы размножаются или довольно долго сохраняются в живом состоянии на пищевых продуктах. Попадая в организм человека, они могут вызвать так называемые пищевые инфекционные заболевания и отравления.

На современном этапе развития страны, в условиях технического процесса еще в большей степени растет роль микробиологической науки.

Без знания микрофлоры пищевых продуктов, специфических свойств микроорганизмов, их окружающей среды нельзя успешно выполнять задачи, поставленные перед наукой и практикой в области контроля качества, производства, хранения, реализации пищевых продуктов и максимального сокращения их потерь.

Микроорганизмы обладают высокой биохимической активностью. В процессе обмена веществ они осуществляют самые разнообразные химические реакции, в результате которых образуются ценные вещества: спирты, кислоты, эфиры, витамины и другие. Эти продукты жизнедеятельности микробов используются в медицине, промышленности, быту. Многие биохимические процессы, вызываемые микроорганизмами, применяются в пищевой и легкой промышленности; велика их роль и в круговороте веществ в природе.

В реферате рассматривается обмен вещества у микроорганизмов, микробиологическая порча сыров и санитарно- показательные микроорганизмы воздушной среды пищевых предприятий.

1. Особенности обмена веществ микроорганизмов

Многообразное проявление деятельности микроорганизмов в природе определяется особенностями их метаболизма. Метаболизм, или обмен веществ, -- совокупность процессов распада и синтеза, обеспечивающих поддержание, рост и размножение организма. Обмен веществ имеет две стороны: он слагается из энергодающих процессов, которые объединяются понятием катаболизма, и из энергонезависимых процессов синтеза макромолекул, или анаболизма. При катаболизме происходит выделение энергии, а при анаболизме ее поглощение.

Существует принцип биохимического единства жизни на нашей планете, который заключается в универсальности определенных процессов и явлений. Так, универсальны «строительные блоки» (например, белки состоят из аминокислот), кванты биологической энергии (АТФ), генетический код, пути расщепления сахаров, дыхательная цепь. На фоне этого единства у микроорганизмов прослеживается много специфического в процессах катаболизма и анаболизма, что выражается различиями источников энергии, источников углерода и восстановителя (водорода пли электронов). Источниками последнего либо служат реакции катаболизма, либо он поступает извне.

По получаемой энергии микроорганизмы делятся на фототрофные (световая энергия) и хемотрофные (химическая). По субстратам анаболизма (источникам углерода) они дифференцируются на две главные группы автотрофов, которые фиксируют СО2 для конструктивного метаболизма, и гетеротрофов, которые нуждаются в готовых органических веществах разной степени сложности.

По донору электрона различают литотрофы (неорганический источник) и органотрофы (органические вещества как источник водорода). Метаболизм микроорганизмов имеет ряд особенностей:

· Микроорганизмы используют большое количество разнообразных источников углерода и энергии;

· Метаболизм микроорганизмов характеризуется высокой эффективностью, что объясняется большим значением отношения поверхности к объему;

· Главные внутриклеточные функции у микробов контролируются ферментами;

· Микроорганизмы способны выделять во внешнюю среду как клеточные, так и промежуточные продукты обмена;

· Микробная клетка нуждается в источниках внешней энергии для поддержания процессов метаболизма, такими источниками являются богатые энергией органические и неорганические соединения или свет;

· В зависимости от используемых источников энергии и углерода, конечных продуктов у микроорганизмов выделяют 4 типа метаболизма - бродильный, дыхательный, метаногенный и фототрофный.

Общая схема процессов катаболизма включает три стадии:

1). Расщепление макромолекул под действием гидролитических ферментов на простые субъединиц (аминокислоты, моносахара, жирные кислоты, глицерин);

2). Распад простых субъединиц до ПВК, сопровождающийся образованием насыщенных энергией (макроэргических) соединений;

3). Окисление или восстановление ПВК с образованием продуктов метаболизма, сопровождающееся накоплением большого количества энергии.

Клеточный метаболизм может быть поделен на 3 стадии:

· окислительные реакции, направленные на расщепление субстрата и ведущие к образованию промежуточных продуктов (ацетил-СоА, ПВК, б-кетогоутаровой кислоты), восстановленных кофакторов (НАДН2, ФАДН2) и АТФ;

· реакции регенерации (реокисления) кофакторов;

· биосинтетические реакции образования макромолекул, протекающие счет энергии АТФ.

2. Микробиологическая порча сыров

Сыр представляет собой концентрированную форму двух главных компонентов молока -- жира и казеина (сложного белка), но получить его можно лишь при обязательном участии бактерий и поваренной соли. Вариации этих составляющих, а также конкретные условия производства позволяют изготавливать различные сорта сыров. Однако молоко должно быть биологически полноценным, содержать витамины, микроэлементы, полипептиды, аминокислоты. В нем не могут присутствовать антибиотики, лейкоциты, антитела.

Для производства сыра молоко пастеризуют что убивает вегетативные клетки микроорганизмов, но споры, в частности вредителей сыров, сохраняют жизнеспособность. Они выделяют масляную кислоту и много газов. Избыточное образование последних приводит к вспучиванию массы, возникновению трещин и в конечном счете к порче сыра. Пастеризованное молоко охлаждают до 8-10°С, вносят в него закваску, а через 30 мин фермент реннин. Последующий промежуток времени (10-14 ч) -- стадия созревания. Именно тогда бактерии сбраживают лактозу, превращая ее в молочную кислоту. В результате гидрофильные свойства казеина снижаются. Под действием реннина он выпадает в осадок и при подогревании отделяется от сыворотки. Образовавшаяся сырная масса в формовочных аппаратах превращается в пласт. Его разрезают на куски необходимого размера и помещают в солильные камеры. От содержания NaCl зависит достижение всех органолептических свойств: вкус, аромат, консистенция (степень густоты), рисунок и др. Затем продукт обсушивают, покрывают специальным восковым составом и помещают в камеры созревания. Здесь гибнут миллионы молочнокислых бактерий, присутствующих в исходном субстрате. В ходе данного процесса высвобождается множество внутриклеточных ферментов. В сочетании с ренином и молочными катализаторами они воздействуют на жиры, белки и углеводы. В результате их расщепления накапливаются органические вещества -- пептиды, аминокислоты, амины, участвующие в создании органолептических свойств сыра. Сладкий его вкус определяют такие аминокислоты, как аланин, глицин, пролин. Горький -- лейцин, изолейцин, гистидин, лизин. Глутаминовая кислота обладает бульонным вкусом. И вообще, процессы окисления и брожения в производстве сыров играют решающую роль.

Поступление микрофлоры в сыр из внешних источников ограничено коротким периодом его производства до формования. После формования сыра все изменения микрофлоры происходят вследствие развития тех микробов, которые попали при его образовании. Только мягкие сыры, созревающие с участием плесени, и полутвердые сыры, созревающие при участии микрофлоры поверхностной слизи, отличаются от других сыров тем, что на их поверхности развиваются плесени, дрожжи и бактерии - уже после формования.

Различают четыре источника микрофлоры всех сыров: молоко, сычужный фермент, бактериальная закваска, оборудование и аппаратура. Качество молока при выработке сычужных сыров имеет огромное значение, оно не уменьшается и в тех случаях, когда молоко подвергают пастеризации. Отрицательное влияние на качество сыра оказывает наличие в молоке значительного количества нежелательных бактерий (гнилостные, микрококки, маммококки, бактерии группы кишечных палочек, маслянокислые бактерии).

Применяемые в настоящее время при выработке сыра закваски являются основным источником его микрофлоры, причем они в наибольшей мере восполняют микрофлору высококачественных сыров. Для твердых сыров с низкой температурой второго нагревания (например, голландского, костромского, степного) и полутвердых сыров (латвийский, пикантный) в состав закваски входят мезофильные молочнокислые стрептококки: как энергичные кислотообразователи- Str. lactis и Sir. cremoris, так и ароматобразующие стрептококки- Str. diacetilactis, Str. paracitrovorus (Leuconostoc dextranicum). Доза закваски составляет от 0,5 до 1,5% к массе молока. Все компоненты закваски для сыров должны обладать выраженным действием на белок (протеолитической активностью). При производстве мягких сыров, созревающих с участием плесени, наряду с закваской из мезофильных стрептококков (такой же, как для мелких твердых сыров) применяют культуры определенных видов плесневых грибов. Так, при выработке сыров типа рокфора в молоко или в сырную массу вносят чистую культуру плесени Penicillium. roqueforti; при производстве сыров типа десертного (десертный белый, камамбер) на поверхность сыоа наносят конидии плесеней- Penicillium candidum, Penicilli-iim album.

Для производства твердых сыров с высокой температурой второго нагревания (швейцарский, советский) кроме указанной выше закваски из мезофильных молочнокислых стрептококков вносят закваску термофильных бактерий - Lbm. helveticum и Lbm. lactis - и культуру пропионовокислых бактерий (Propionibacterium Shermanii)'.

В условиях высокой санитарной культуры производства этот источник микрофлоры не имеет большого значения, потому что количество поступающих из него в сыр микроорганизмов незначительно, и микрофлора, закваски как в количественном отношении, так и по активности будет абсолютно доминировать. Что касается патогенных микроорганизмов, то при строгом соблюдении санитарно-гигиенических условий на производстве и технологических инструкций они не должны попадать на оборудование.

При нестрогом соблюдении санитарно-гигиенических правил и технологических инструкций оборудование может загрязняться микроорганизмами через воду, воздух, руки работников цеха и служить источником микробного обсеменения сыра. Эта микрофлора представляет серьезную опасность, так как попадает в молоко или сырную массу после тепловой обработки и в процессе выработки сыра не обезвреживается. В состав данной микрофлоры могут входить энтеротоксигенные стафилококки, а иногда и сальмонеллы.

3.Как же происходит развитие микроорганизмов в процессе выработки сыра?

Наибольшее влияние на развитие микроорганизмов оказывают следующие операции выработки сыра: свертывание молока путем прибавления сычужной закваски; обработка сгустка и сырного зерна; формование и прессование; посолка сыра. При этом торможение развития молочнокислых бактерий будет способствовать развитию вредных микроорганизмов - микрококков, стафилококков, кишечных палочек.

При свертывание молока и обработка сгустка размножение бактерий происходит ускоренным темпом.

При выработке твердых сыров с механической обработкой сырного зерна применяют второе нагревание при 40-43 °С (для мелких сыров типа голландского) или 56-58 °С (для крупных сыров типа швейцарского и советского). При высокой температуре (56-58 °С) развитие мезофильных молочнокислых стрептококков подавляется (часть их погибает), развиваются в основном термофильные стрептококки и молочнокислые палочки. Подавляется также развитие микрококков и кишечных палочек. При втором нагревании сыров до 40-43 °С количество мезофильных молочнокислых стрептококков остается прежним, но в дальнейшем они начинают быстро размножаться. В этот период могут размножаться также микрококки, стафилококки, кишечные палочки, поскольку кислотность сырной массы еще небольшая.

После механической обработки сырное зерно набивают в форму и оно поступает под пресс. Длительность прессования зависит от вида вырабатываемых сыров. В производстве швейцарского сыр а ввиду большой прессуемой массы прессование продолжается не менее 15 ч. Для мелких сыров продолжительность прессования значительно меньше. Увеличение ее способствует накоплению молочнокислых бактерий. Поскольку сырная масса вынимается из ванны в подогретом состоянии, то и под прессом она находится при повышенной температуре. Благодаря этому микробиологические процессы в период прессования протекают весьма активно, что приводит к быстрой смене микрофлоры: наступает фаза молочнокислых бактерий, а количество гнилостных бактерий резко уменьшается. К концу прессования рН сыра приближается к 5, вследствие чего подавляется развитие гнилостных бактерий, микрококков, кишечных палочек (частично). Однако при ослаблении молочнокислого процесса по какой-либо причине (низкая активность закваски, инфицирование ее бактериофагом) во время прессования возможно развитие кишечных палочек, вызывающих вспучивание сыра, а в начале прессования - развитие микрококков, стафилококков и даже сальмонелл.

После прессования сыр подвергают посолке, которая воздействует на физико-химические свойства сыра и на его микрофлору.

В результате посолки бактериальные процессы, особенно в поверхностном слое сыра, замедляются, что имеет важное значение для борьбы с ранним вспучиванием, вызываемым бактериями группы кишечных палочек. Позже соль диффундирует из поверхностных слоев сыра в более глубокие слои и происходит выравнивание ее концентрации, благодаря чему бактериальные процессы вновь восстанавливаются.

В микрофлоре сыра уже к концу его прессования преобладают молочнокислые бактерии. При выдержке сыров в бродильной камере их развитие продолжается, и к моменту полного сбраживания лактозы количество бактерий (примерно через 5-7-10 дней от начала созревания) достигает максимума. После этого оно некоторое время не изменяется, а затем снижается вследствие отмирания бактерий.

По мере развития молочнокислых бактерий создаются все более неблагоприятные условия для жизнедеятельности гнилостных бактерий (основное количество их погибает) и бактерий группы кишечных палочек. Однако кишечные палочки погибают не полностью, так как рН сыра не достигает критической для них величины (около 4,5).

С момента достижения максимального содержания молочнокислых бактерий (лактоза полностью сброжена), когда в сырах типа голландского преобладают стрептококки, а в швейцарском и советском сырах не менее 50% составляют термофильные молочнокислые палочки (Lbm. helveticum, Lbm. lactis), постепенно уменьшается количество стрептококков и термофильных палочек, прекращается развитие бактерий группы кишечных палочек. Примерно в течение 1-2 мес вымирает основная масса внесенной с закваской микрофлоры и продолжается размножение сбраживающих лактаты стрептобактерий (Lbm. casei, Lbm. plantarum), количество которых через 1-2 мес становится максимальным; затем отмирают и стрептобактерий.

Как известно, пропионовокислые бактерии и масляно-кислые бактерии хорошо сбраживают лактаты. Они развиваются при созревании сыра, когда молочнокислый процесс уже завершен и лактоза полностью сброжена.

Твердые сыры типа голландского, полутвердые и мягкие сыры созревают при 12-15 °С. В первые дни созревания этих сыров при наличии лактозы и относительно высоком рН (выше 5) возможно развитие бактерий группы кишечных палочек. Причем ослабление молочнокислого процесса по той или другой причине способствует усилению развития кишечных палочек, что может стать причиной раннего вспучивания сыра.

Твердые сыры с высокой температурой второго нагревания созревают при 22-25 °С. Эта температура способствует развитию термофильных молочнокислых палочек и стрептококков. После сбраживания лактозы и завершения молочнокислого процесса по мере созревания и повышения рН в сырах этой группы могут создаваться условия для развития маслянокислых бактерий.

В зрелых сырах всех видов в результате разложения белков (а в плесневых сырах также жира) накапливаются водорастворимые вещества, и значительно повышается осмотическое давление, которое подавляет развитие многих микроорганизмов, в том числе патогенных бактерий, и обусловливает стойкость сыра при хранении.

Рассмотрим основные пороки сыров, это , в первую очередь, горький вкус.

Он появляется при накоплении в сыре пептонов и горьких пептидов вследствие развития маммококков и микрококков, обсеменяющих молоко в результате неудовлетворительных санитарных условий его получения и хранения, а также при ослаблении активности бактерий закваски и неполном созревании сыра, когда процесс задерживается на стадии пептонов и горьких пептидов (при низкой температуре в камере созревания).

Для предупреждения порока при выработке сыров необходимо использовать только высококачественное, бактериально чистое молоко, подвергать молоко пастеризации, применять активную закваску, не допускать нарушения температурного режима созревания сыра.

Другой порок сыра, это его вспучивание, которое возникает в результате выделения газов (СО2и Н2) в избыточном количестве. Возбудителями «раннего» вспучивания сыров являются бактерии группы кишечных палочек. Наблюдается порок в первые дни созревания (а иногда и в процессе прессования) и характеризуется неправильным сетчатым юги рваным рисунком и нечистым вкусом сыра. Появлению порока способствуют вяло протекающий молочнокислый процесс и высокий рН, `низкая концентрация соли в сыре и высокая температура в посолочном отделении. Меры недопущения раннего вспучивания сыра следующие: использование бактериально .чистого молока, применение активной закваски и создание благоприятных условий для развития молочнокислых бактерий, правильная посолка сыров.

Перспективным способом борьбы с ранним вспучиванием сыров является применение в составе антагонистической закваски штаммов Lbm. plantarum, используемых в качестве биологического средства борьбы с масляно-кислыми бактериями и кишечными палочками.

Возбудителями «позднего» вспучивания являются маслянокислые бактерии, развивающиеся в сыре во втором периоде созревания, когда прекращается молочнокислый процесс и повышается рН вследствие накопления продуктов белкового распада. Развитие маслянокислых бактерий в сыре наблюдается в результате обсеменения ими молока при кормлении коров испорченным силосом.

Характеризуется порок неправильным, щелевидным рисунком сыра, размягченной губчатой консистенцией, резким запахом масляной кислоты, неприятным, сладковатым и даже салистым вкусом.

Для борьбы с поздним вспучиванием сыров рекомендуется в состав закваски вводить штаммы Str. lactis, вырабатывающие низин, а также применять антагонистическую закваску, содержащую биологически активные штаммы Lbm. plantarum.

Следующий порок сыра, это изъязвление корки. Оно вызывается осповидной плесенью (Oospora) и проявляется в виде сухих язвочек размером 1-8 мм и крупных мокрых язв, проникающих в подкорковый слой. Вследствие образования щелочных продуктов белкового распада при развитии плесени создаются условия для развития гнилостных бактерий.

Порок устраняют тепловой обработкой корки в раннем возрасте сыра (2-2,5 нед) путем погружения голов ки на 3-5 секунд в горячую воду температурой 65-70 °С, а за тем - на 2-3 секунды в воду при 70-75 °С. Для предупреждения изъязвления корки целесообразно применять покрытия с антисептическими веществами (сорбиновая кислота и др.).

Порок под названием подкорковая плесень, развивается в подкорковом слое сыра при нарушении целости корки. Возбудителем является Pen. glaucum и другие плесени. Меры предупреждения порока - регулярная дезинфекция помещения, серпянки, применение покрытий с антисептиками.

Коричневые пятна образуются вследствие развития микрококков и гнилостных бактерий Proteus vulgaris на корке. Микрококки, будучи сравнительно устойчивыми к кислой среде и NaCl, разлагают белок до пептонов, создают благоприятные условия для развития Proteus vulgaris, который вызывает более глубокое разложение белковых веществ, причем эти бактерии усиливают активность друг друга (В. М. Богданов).

Меры предупреждения порока - пастеризация или хлорирование воды, тепловая обработка сыра, дезинфекция форм, стеллажей и инвентаря, соприкасающегося с сыром.

Еще один порок называется свищ. В сыре сначала образуются пустоты, а затем - наружные отверстия, через которые проникают воздух и микроорганизмы. Развивающиеся плесени и дрожжи разлагают белки, что создает благоприятные условия для жизнедеятельности гнилостных бактерий, усиливающих разложение белков. В результате этого появляются плесневый и гнилостный запахи и неприятный вкус; прилегающий к свищу слой сыра становится непригодным для употребления.

Причины порока - плохая связность сырного теста (внутри образуются пустоты) и загрязнение поверхности сыра микрофлорой.

Существенными условиями, обеспечивающими стойкость молочных продуктов к микробной порче, являются строгое соблюдение технологических параметров, высокий уровень санитарно-гигиенического состояния производства, соблюдение необходимого температурно-влажностного режима хранения и сроков хранения.

4.Санитарно-показательные микроорганизмы в воздушной среды на пищевых предприятиях

Быстрое и непосредственное обнаружение в объектах внешней среды (воде, воздухе, пищевых продуктах) патогенных микроорганизмов осуществить очень трудно, так как их количество ничтожно мало по сравнению с сапрофитной микрофлорой исследуемых объектов. Поэтому возможное загрязнение их патогенными микроорганизмами определяют косвенно - на основании количественного и качественного учета санитарно - показательных микроорганизмов.

К санитарно - показательным микроорганизмам относятся кишечная палочка, гемолитические (растворяющие эритроциты крови) стрептококки и стафилококки. Они являются постоянными обитателями естественных полостей тела человека и животных (кишечника, слизистых оболочек полости рта и верхних дыхательных путей). Присутствие санитарно - показательных микроорганизмов в объектах внешней среды указывает на загрязненность их выделениями человеческого организма, а, следовательно, и возможность наличия в них соответствующих патогенных микроорганизмов.

Гемолитические стрептококки и стафилококки. Эти постоянно обитающие па слизистых оболочках полости рта и верхних дыхательных путей микроорганизмы также являются санитарно-показательными. Их наличие указывает на обсемененность воздушной среды и некоторых продуктов микрофлорой дыхательных путей, среди которой могут быть возбудители ангины, коклюша, туберкулеза и др., попадающие туда при кашле, чихании и пр.

Список литературы

1. Мудрецова-Висс К. А. Микробиология, санитария и гигиена : учебник для вузов / К.А. Мудрецова-Висс, А.А. Кудряшова, В.П. Дедюхина. - 7-е изд. - М. : Издательский Дом "Деловая литература", 2001.

2. Степаненко П.П. Микробиология молока и молочных продуктов / П. П. Степаненко = Учебник для вузов. - Сергиев Посад : ООО "Все для Вас-Подмосковье", 1999

3. Марковская Г. К. Микробиология пищевых производств [Текст] / Марковская Г. К. = Учебное пособие. - Самара : [б. и.], 2004.

Размещено на Allbest.ru