Микробная обсемененность колбасных изделий, производимых некоторыми предприятиями России

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения полученных результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка использованных литературных источников. Работа изложена на 137 страницах, иллюстрирована 17 рисунками и содержит 39 таблиц. Список использованных литературных источников включает 135 наименований, в том числе 44 зарубежных.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобразования РФ в рамках подпрограммы 01.03.021 «Технология живых систем» научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (2001 - 2004 гг.).

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Материалы и методы

Объектом исследований служили: мясо, шпик, фарш, батоны сырокопченых и сыровяленых колбас на разных этапах изготовления, вареные колбасы, сосиски и сардельки, изготовленные различными предприятиями. Колбасные изделия промышленного производства приобретались на мясоперерабатывающих предприятиях Саратовской области и в магазинах г. Саратова. Экспериментальные образцы готовились сотрудниками кафедры автоматизации и оборудования пищевых производств СГАУ им. Н.И.Вавилова.

Отбор проб и подготовку их к исследованию осуществляли общепринятыми методами (Артемьева, 1989). Определение количественных показателей микроорганизмов проводили методом последовательных разведений. Посев осуществляли на плотные (ГРМ, МРС, Сабуро, Чапека, Эндо, железо-сульфитный агар) и жидкие (среда Китта-Тароцци) питательные среды. Идентификацию культур бактерий проводили на основании изучения фенотипических свойств (Сидоров и др., 1995; Петерсон, Чиров, 2005).

Определение структуры микробоценозов колбасных изделий осуществляли с помощью определения индекса встречаемости и индекса доминирования различных видов микроорганизмов (Беклемишев, 1970).

При изучении процесса спорообразования у бактерий рода Bacillus определяли скорость спорообразования, форму эндоспор и тип их расположения в клетке. Для выявления числа бактериальных клеток, перешедших к спорообразованию, мазки исследуемой культуры окрашивали по Граму, Циль-Нильсену, Пешкову (Нетрусов и др., 2005), процентное отношение клеток со спорами определяли к общему числу клеток на данный период времени.

Антагонистические свойства молочнокислых бактерий определяли методом дисков и методом агаровых блоков. В качестве антагонистов использовали культуры L. delbrueckii, L. acidophilus из музея культур микроорганизмов кафедры микробиологии и физиологии растений СГУ им. Н.Г. Чернышевского и лактобактерии, выделенные из колбасных изделий (L. plantarum штамм 1,

L. plantarum штамм 2, L. fermentum). В качестве тест-культур были использованы микроорганизмы, выделенные из исследуемых колбас. Учет результатов проводили по наличию или отсутствию зоны ингибирования роста тест-культур вокруг блоков или дисков, содержащих культуры молочнокислых бактерий.

Для статистической обработки экспериментальных данных использовали параметрический t-критерий Стьюдента (Ойвин, 1960; Ашмарин, Васильев, Амбросов, 1974; Урбах, 1975). Расчёт результатов осуществляли с применением пакета прикладных программ Statistica 6.0, Microsoft Еxcel 2003.

Микробиологические показатели ферментированных колбас промышленного производства

На первом этапе изучения биоразнообразия микроорганизмов и определения структуры микробоценозов сырокопченых колбас использовались продукты саратовских и московских мясоперерабатывающих предприятий. При бактериологических исследованиях выявлено высокое содержание микроорганизмов из различных таксонов и экологических групп (табл. 1).

По видовому составу и количественным показателям преобладали представители родов Bacillus и Staphylococcus. Индекс доминирования стафилококков составлял 14 - 67 %, индекс встречаемости достигал 80 %. Доля бацилл варьировала в пределах 33 - 58 %. Количественные показатели сапрофитных микроорганизмов достигали 10¹⁰ КОЕ/г. Полученные данные обусловили поиск путей проникновения микробов в продукт и выяснение возможности накопления их в процессе технологического цикла.

Таблица 1

Микробиологические показатели в ферментированных колбасах промышленного производства

Изменение качественного и количественного состава микроорганизмов

в процессе изготовления экспериментальных колбасных изделий

При бактериологических исследованиях исходных продуктов, используемых для изготовления колбас, выявлен небольшой видовой состав микроорганизмов. В мясе доминировали представители рода Staphylococcus. Бациллы были представлены единственным видом (B. cereus). Из шпика впервые выделены бактерии Sporolactobacillus inulinus. Микробный состав фарша оказался более разнообразным, было выделено 10 видов бактерий. Значительный удельный вес составляли энтеробактерии (рис. 1).

Рис. 1. Индексы доминирования (%) различных микроорганизмов в мясе (А) и фарше (Б)

Исследования колбас после осадки выявили существенные изменения содержания микроорганизмов. В брауншвейгской колбасе обнаружено 14, в суджуке - 3, в московской колбасе - 8 видов бактерий. Изучение колбас после стадии копчения показало, что видовое разнообразие микроорганизмов снизилось на 38 %, а их численность - на 50 %. Положительным результатом явилось подавление бактерий Alcaligenes sp., Listeria monocytogenes, Micrococcus sp. На стадии ферментации происходило увеличение количества энтеробактерий, численность бацилл уменьшилась более чем в сто раз. Исследования брауншвейгской и московской колбас на последних стадиях изготовления показали значительное уменьшение количества большинства микроорганизмов. В брауншвейгской колбасе снизилось содержание энтеробактерий и микрококков. В московской колбасе уменьшилось количество бацилл, однако обсемененность стафилококками и энтеробактериями практически не изменилась. Суджук отличался увеличением численности стафилококков, энтеробактерий, микрококков, что связано с отсутствием технологической операции копчения.

Микробиологические показатели вареных колбасных изделий промышленного производства

Изучение структуры микробоценозов вареных колбасных изделий проводилось на примере «Докторской» и «Молочной» колбас, производимых следующими предприятиями: «Дубки», «Фамильные колбасы», «Камышинские колбасы», «Дымок», «Царицынские колбасы», «Русские колбасы».

Каждый образец исследуемых колбас сорта «Молочная» содержал от 7 до 11 видов микроорганизмов. Доминирующими являлись представители родов Bacillus и Staphylococcus. Доля бацилл варьировала от 20 до 57 %, стафилококки составляли 27 - 50 % от общего числа видов. Во всех образцах были обнаружены бактерии Staphylococcus saprophyticus. Микроорганизмы

Clostridium perfringens встречались только в продукции мясокомбината «Царицынские колбасы».

В микробоценозе колбасы «Докторской» по видовому разнообразию и количественным показателям также преобладали представители родов Bacillus и Staphylococcus. Индекс доминирования стафилококков варьировал от 44 до 57 %. Бактерии S. saprophyticus встречались в 100 % исследуемых проб. Бациллы были представлены 2 - 5 видами, наиболее часто встречались бактерии B. brevis.

Изучение микробиологических показателей колбасных изделий, производимых мясокомбинатом «Фамильные колбасы», проводилось на примере сосисок сортов «Молочные» и «Сливочные» и сарделек. Бактериологические исследования показали, что каждый образец содержал от 6 до 9 видов микроорганизмов. По видовому разнообразию доминировали представители родов Bacillus и Staphylococcus, их численность варьировала от 10² до 10⁷ КОЕ/г. Количество МАФАнМ достигало 10⁶ - 10⁷ КОЕ/г. Хранение сосисок в вакуумной упаковке приводило к уменьшению количественных показателей аэробных и факультативно анаэробных палочковидных бактерий и увеличению численности факультативно анаэробных кокков. Видовое разнообразие микроорганизмов в сардельках было значительно ниже, микробоценоз был представлен 4 видами.

С целью выявления бактерий, вызывающих порчу вареных колбас, были проведены исследования по изучению микробиологических показателей колбасных изделий, производимых мясокомбинатом «Русские колбасы». При исследовании образцов колбасы «Экстра», сосисок и сарделек в вакуумной упаковке, характеризующихся ухудшением вкусовых свойств, неприятным запахом и вздутием батонов, нами выявлено 23 вида бактерий. Численность

МАФАнМ не превышала 10⁴ КОЕ/г, что соответствовало показаниям СанПиН 2.3.3.1078-01. Изменение органолептических свойств было связано с наличием в колбасных изделиях микроорганизмов Clostridium beijerincki, C. butyricum,

C. septicum в количестве 10⁵ КОЕ/г. Размножение клостридий сопровождалось интенсивным выделением газа и вызывало вздутие батонов. Накопление в колбасе продуктов метаболизма приводило к появлению неприятного запаха и резкому снижению вкусовых качеств.

Изучение биологических свойств и идентификация сапрофитных и условно-патогенных микроорганизмов, выделенных из колбасных изделий

При бактериологических исследованиях колбасных изделий выделено более 1000 штаммов микроорганизмов. Определение принадлежности культур к определенным таксономическим категориям основывалось на изучении морфологических, культуральных и физиолого-биохимических признаков. На основании полученных результатов было идентифицировано 90 видов бактерий, относящихся к 43 родам. В главе представлены данные о биологических свойствах грамотрицательных палочек, грамположительных палочек и грамположительных кокков.

Изучение биологических свойств и процесса спорообразования у представителей рода Bacillus, выделенных из колбасных изделий

Видовая идентификация представителей рода Bacillus основывалась на определении биохимических свойств, по результатам исследований было идентифицировано 17 видов бацилл.

Повторное изучение биологических свойств бацилл проводилось после пассажа культур на питательных средах и хранения при температуре + 10 єС в течение 1 года. Показано, что биохимические свойства большинства исследуемых штаммов значительно изменились (табл. 2).

микроогранизм колбаса

Таблица 2

Биологические свойства бацилл при выделении из колбасных изделий и после хранения при температуре +10 єС на ГРМ-агаре в течение 1 года

Примечание:«+» - тест положительный; «-» - тест отрицательный; «а» - результат при выделении культуры; «б» - результат после хранения культур при температуре +10 єС в течение 1 года.

В ходе экспериментов было изучено влияние температуры на морфологические свойства бацилл. Результаты показали, что культивирование штаммов при + 45 єС способствовало образованию внутриклеточных гранул у B. cereus, B. megaterium, B. subtilis, появлению инволюционных форм у B. cereus, B. lentus, B. firmus, B. factidiosus, B. subtilis.

Изучение процесса спорообразования проводилось на примере 13 видов бацилл. Большинство штаммов образовывали эллиптические споры, располагающиеся в клетке центрально. Исследование скорости споруляции показало, что наиболее быстро в состояние спор переходили бактерии B. sphaericus. Наиболее низкой скоростью спорообразования обладали представители B. brevis (рис. 2).

Рис. 2. Характер и скорость процесса спорообразования у видов бацилл, выделенных из колбасных изделий (А) и после хранения при температуре + 10 єС в течение 1 года (Б)

Исследование споруляции после хранения культур при +10 єС в течение 1 года показало, что процесс спорообразования у всех исследуемых видов становился более растянутым во времени, изменялся характер споруляции. Наиболее быстро в состояние спор переходили бактерии B. megaterium, низкой скоростью спорообразования обладали культуры B. brevis.

Изучение биологических свойств и определение антагонистической активности молочнокислых бактерий, выделенных из колбасных изделий

Выделение молочнокислых бактерий из колбасных изделий проводили на среде МРС, на поверхности которой лактобактерии образовывали средние колонии известково-белого цвета. Идентификацию осуществляли по ферментации углеводов, способности к росту при различной концентрации хлорида натрия в среде. По результатам исследований, выделенные штаммы были идентифицированы как Lactobacillus brevis, L. fermentum, L. paracasei, L. plantarum, Lactococcus lactis, Pediococcus acidilactis.

В ходе исследований было испытано влияние 2-х музейных (L. delbrueckii, L. acidophilus) и 3-х культур лактобактерий, выделенных из колбасных изделий (L. plantarum штамм 1, L. plantarum штамм 2, L. fermentum) на 17 тест-культур микроорганизмов, обнаруженных в ферментированных колбасах (табл. 3).

Бактерии L. plantarum ингибировали рост тест-культур в 53 % случаев. Они обладали высокой антагонистической активностью в отношении кокковых форм. L. fermentum и L. delbrueckii ингибировали рост тест-культур в 29 - 35 %. Ни один из исследуемых штаммов молочнокислых бактерий не подавлял развитие бацилл и листерий. Антагонистическое действие зависело от исследуемых методов изучения и видовой принадлежности бактерий. Все штаммы лактобактерий стимулировали рост E. coli и S. haemoliticus при использовании метода блоков, а L. plantarum и L. acidophilus проявляли антагонистические свойства в отношении E. coli при использовании метода дисков.

Влияние элементов барьерной технологии на микробиологические показатели и безопасность колбасных изделий

В ходе экспериментальных исследований нами изучено влияние факторов барьерной технологии (рН, A_w, глюконо-дельта-лактон, глюкоза, лактоза, лактулоза, лактусан, сахароза, водно-спиртовой настой жень-шеня, комплексный препарат на основе лизоцима) на микробиологические и органолептические показатели сырокопченых и сыровяленых колбас.

Таблица 3

Влияние исследуемых штаммов молочнокислых бактерий на различные тест-культуры

Примечание: I - при использовании метода блоков; II - при использовании метода дисков; «+» - ингибирует рост тест-культуры; «-» - не ингибирует рост тест-культуры; «стимул» - стимулирует рост тест-культуры.

Бактериологические исследования экспериментальных сырокопченых колбас с добавлением углеводов показали, что образцы, содержащие лактозу или лактусан, отличались минимальным содержанием микроорганизмов в 1 г готового продукта. Использование сахарозы приводило к увеличению численности энтерококков, а добавление в фарш глюкозы сопровождалось активным размножением стафилококков. Использование наряду с углеводами водно-спиртового настоя жень-шеня приводило к увеличению численности представителей родов Enterococcus и Bacillus на всех стадиях производства (табл. 4).

Таблица 4

Влияние углеводов и водно-спиртового настоя жень-шеня на микробиологические показатели экспериментальной сырокопченой колбасы

Комплексный препарат, содержащий лактулозу и лизоцим, способствовал уменьшению количественных показателей бацилл и стафилококков. Численность молочнокислых бактерий во всех образцах достигала 10⁹ КОЕ в 1 г продукта независимо от содержания барьерных препаратов (табл. 5).

Таблица 5

Влияние элементов барьерной технологии на микробиологические показатели готовых ферментированных колбас

^* - глюкоза.

В качестве стартовой культуры в фарш исследуемых образцов вносили бактериальный препарат TEXEL^TM P2M120 («Rodia Food»), в состав которого входили штаммы Pediococcus acidilactis, Staphylococcus carnosus и S. xylosus. Бактериологические исследования колбас показали, что вносимые виды стафилококков на всех этапах технологического цикла выделялись в незначительных количествах и не оказывали значительного влияния на органолептические показатели и качество экспериментальной колбасы. Бактерии P. acidilactis обнаруживались на всех стадиях изготовления. Количество их варьировало от 10⁶ КОЕ/г в фарше до 10⁷ КОЕ/г в колбасных батонах на стадии осадки и ферментации. Развитие педиококков, вероятно, приводило к уменьшению значений рН и окислительно-восстановительного потенциала, что способствовало приросту молочнокислых бактерий, спонтанно присутствующих в сырье.

Определение показателей A_w и pH на различных стадиях изготовления показало, что внесение комплексных добавок в фарш не оказывало значительного влияния на A_w. Значения pH в разных образцах зависели от содержания компонентов барьерной технологии и варьировали в пределах 4,56 - 6,29. Снижение pH приводило к угнетению бактерий семейства Enterobacteriaceae и улучшению органолептических свойств готового продукта.

Процесс уменьшения величины рН в батонах ферментированных колбас может быть заметно усилен при использовании на начальных стадиях производства подкислителей. Использование для этих целей глюконо-дельта-лактона показало, что ГДЛ обеспечивал интенсивное снижение рН и значительно изменял количественный состав микроорганизмов (рис. 3).

Рис. 3. Влияние ГДЛ на количественные показатели микроорганизмов в экспериментальной сыровяленой колбасе

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о возможности использования углеводных добавок и бактериальных препаратов для получения качественных и безопасных ферментированных колбас.

ВЫВОДЫ

1. В результате микробиологических исследований промышленных и экспериментальных ферментированных и вареных колбасных изделий выделено 90 видов бактерий, относящихся к 43 родам. Изучены культуральные, тинкториальные, морфологические, биохимические свойства выделенных микроорганизмов, на основании которых построены схемы идентификации сапрофитных и условно-патогенных бактерий.

2. Установлено, что количественные показатели выделенных микроорганизмов варьировали от 10² до 10¹⁰ КОЕ/г в зависимости от вида продукции и предприятия-изготовителя. В большинстве исследованных колбасных изделий численность бактерий превышала микробиологические показатели, предусмотренные СанПиН 2.3.3.1078-01.

3. Показано, что в микробоценозах вареных и сырокопченых колбасных изделий доминирующими являлись представители родов Bacillus и Staphylococcus. Индекс доминирования стафилококков в микробоценозах ферментированных колбас составлял 14 - 67 %, для вареных колбас этот показатель варьировал от 27 до 57 % в зависимости от сорта колбасных изделий и предприятия-производителя. Доля бацилл варьировала от 33 до 58 %. Индекс встречаемости представителей родов Bacillus и Staphylococcus достигал 100 %.

4. Установлены изменения качественного и количественного состава микроорганизмов в процессе технологического цикла изготовления колбасных изделий. По видовому составу и количественным показателям в мясе доминировали представители рода Staphylococcus. Из фарша выделено 10 видов бактерий, численность МАФАнМ достигала 10⁹ КОЕ/г. На стадии копчения видовое разнообразие микроорганизмов снижалось на 38 %, а численность - на 50 %. Стадия ферментации характеризовалась увеличением количества энтеробактерий и подавлением стафилококков и бацилл.

5. Показана изменчивость бактерий рода Bacillus под влиянием действия температурного фактора. Культивирование при температуре + 45 єС способствовало образованию внутриклеточных гранул и появлению инволюционных форм у B. cereus, B. firmus, B. lentus, B. megaterium, B. subtilis. Хранение при температуре +10 єС в течение 1 года и пассажи на искусственных питательных средах сопровождались значительным изменением культуральных и биохимических свойства большинства исследуемых штаммов

6. Изучены особенности процесса спорообразования у 13 видов бацилл, выделенных из колбасных изделий. Выявлены виды, быстро переходящие в состояние спор (B. sphaericus) и обладающие медленным процессом спорообразования (B. brevis).

7. Установлена высокая антагонистическая активность молочнокислые бактерий, выделенных из колбасных изделий, в отношении грамположительных кокков. Музейные культуры лактобактерий проявляли более низкую антагонистическую активность. Ни один из исследуемых штаммов молочнокислых бактерий не подавлял развитие бацилл и листерий. При использовании метода блоков все штаммы лактобактерий стимулировали рост Escherichia coli.

8. Показано, что использование лактозы или лактусана при изготовлении экспериментальных ферментированных колбас приводило к уменьшению численности мезофильных микроорганизмов. Добавление водно-спиртового настоя жень-шеня сопровождалось увеличением численности представителей рода Bacillus на всех этапах производства. Комплексный препарат, содержащий лактулозу и лизоцим, способствовал уменьшению количества бацилл и стафилококков. Использование глюконо-дельта-лактона приводило к снижению количественных показателей микроорганизмов на всех стадиях производства.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Петрова (Глинская) Е.В., Нестерова Т.Б., Лазарева И.В. Барьерная технология в производстве сырокопченых колбас // Науки о человеке: Сб. статей молодых ученых и специалистов. - Томск, 2001. - С. 121 -122.

2. Чиров П.А., Лазарева И.В., Петрова (Глинская) Е.В. Эндоспорообразующие бактерии в сырокопченых и сыровяленых колбасах // Пища. Экология. Человек: Матер. четвертой Международной научно-технической конференции. - М.: МГИПБ, 2001. - С. 386.

3. Чиров П.А., Петрова (Глинская) Е.В., Петерсон А.М. Микробная обсемененность сырокопченых и сыровяленых колбас, производимых в Саратовской области // Пища. Экология. Человек: Матер. четвертой Международной научно-технической конференции. - М.: МГИПБ, 2001. - С. 331.

4. Чиров П.А., Петрова (Глинская) Е.В., Лазарева И.В. Барьерная технология в производстве сырокопченых и сыровяленых колбас // Вопросы биологии, экологии, химии и методики обучения: Сб. научных статей. - Саратов, 2002. - Вып. 5. - С. 31 - 36.

5. Петрова (Глинская) Е.В. Использование барьерной технологии в производстве ферментированных колбас // Биология - наука XXI века: Сб. тезисов седьмой Пущинской школы - конференции молодых ученых. - Пущино, 2003. - С. 123.

6. Глинская Е.В. Видовое разнообразие микроорганизмов в ферментированных колбасах // Студенческие исследования в биологии: Сб. науч. тр. - Саратов, 2003. - Вып. 1. - С. 50 - 54.

7. Глинская Е.В., Пермякова Н.Ф. Гетерогенность свойств бактерий рода Bacillus, выделенных их колбасных изделий // Фундаментальные исследования, 2004. - № 2. - С.123 - 125.

8. Глинская Е.В. Микробная обсемененность как показатель качества и безопасности колбасных изделий // Живые системы: Тез. докл. Всероссийского конкурса инновационных проектов. - Киров, 2005. - С. 63 - 67.

9. Чиров П.А., Глинская Е.В. Микробная обсемененность колбасных изделий и барьерная технология при их производстве // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. - Саратов, 2006. - № 5. - С.27 - 32.

Размещено на Allbest.ru