ОБЩАЯ И ПИЩЕВАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ ЧАСТЬ II - Л. В. Красникова - 2016

ТЕМА 4. ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ПОРЧИ МЯСА, МЯСНЫХ И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Порча мясных и молочных продуктов обусловлена развитием в них различных групп микроорганизмов. Порчу продуктов животного происхождения и птицепродуктов вызывают гнилостные, молочнокислые бактерии, микрококки, энтерококки, дрожжи, мицелиальные грибы, актиномицеты, а также возбудители некоторых видов брожений (маслянокислые, уксуснокислые и другие бактерии). Существует несколько форм микробной порчи мяса, из которых наиболее распространенной является гниение. Гниение бывает внутренним и поверхностным. Внутреннее вызывается облигатными и факультативными анаэробами, оно начинается в местах скопления соединительной ткани больших кровеносных сосудов. Поверхностное гниение встречается чаще, чем внутреннее, и вызывается развитием аэробных микроорганизмов.

4.1. Гнилостные бактерии

К основным возбудителям порчи продуктов животного происхождения относят гнилостные (протеолитические) бактерии. Эти бактерии вызывают гниение мяса, колбасных изделий, молока и молочных продуктов, рыбы и рыбных продуктов, яиц и яйцепродуктов.

Из составных частей мяса гниению наиболее подвержены мышечная ткань и субпродукты. Соединительная, жировая, костная ткани содержат мало белка и в меньшей степени подвергаются этому процессу.

Гнилостные бактерии (благодаря наличию активных протеаз) расщепляют белки на полипептиды, пептиды, пептоны и аминокислоты. При расщеплении аминокислот образуются органические кислоты, альдегиды, кетоны, амины, аммиак, сероводород, диоксид углерода, индол, скатол, меркаптан и другие вещества. Некоторые из образующихся при гниении веществ придают продуктам неприятный вкус и запах, а многие из них весьма ядовиты.

Между различными видами гнилостных бактерий существуют взаимоотношения по типу метабиоза (смена одних видов другими). На начальных стадиях гниения на поверхности мяса размножаются шаровидные формы бактерий. Затем их сменяют аэробные палочковидные бактерии, а в последующем - анаэробные бактерии.

Гнилостные бактерии по морфологическим и биохимическим признакам делят на четыре группы: спорообразующие аэробы; спорообразующие анаэробы; неспорообразующие факультативные анаэробы; неспорообразующие аэробы.

Характеристика наиболее распространенных гнилостных бактерий представлена в табл. 4.1, а их микроскопическая картина - на рис. 4.1-4.7.

Способностью расщеплять белки обладают также энтерококки, микрококки, мицелиальные грибы, дрожжи и актиномицеты. Характеристика этих микроорганизмов рассматривалась в курсе общей микробиологии.

Таблица 4.1. Характеристика гнилостных бактерий

Неспорообразующие аэробы

Рис. 4.1. Микроскопический препарат Bacillus subtilis

Рис. 4.2. Микроскопический препарат Bacillus licheniformis

Рис. 4.23. Микроскопический препарат Bacillus cereus

Рис. 4.4. Микроскопический препарат Pseudomonas fluorescens

Рис. 4.5. Clostridium sporogenes

4.6. Микроскопический препарат Proteus vulgaris

Рис. 4.7. Clostridium perfringens

Гнилостные бактерии очень широко распространены в природе. Они встречаются в почве, воде, воздухе, кишечнике человека и животных, в пищевых продуктах.

4.2. Молочнокислые бактерии

Молочнокислые бактерии (МКБ) размножаются на свежем мясе крупного рогатого скота и птицы при упаковке его под вакуумом или в модифицированной газовой среде (МГС-упаковка). Для размножения МКБ в мясе весьма важным является потребление ими сахаров. Относительно мяса самыми специфичными являются как облигатно гетероферментативные МКБ родов Leuconostoc, Weissella, Carnobacterium, так и факультативно гомоферментативные, в частности Lactobacillus sakei (рис. 4.8), L. curvatus.Численность облигатно гомоферментативных МКБ значительно меньше, и они редко доминируют в сообществах микроорганизмов порчи. Облигатно гетероферментативные МКБ продуцируют из глюкозы лактат, этанол или ацетат и диоксид углерода. Факультативно гомоферментативные МКБ из глюкозы продуцируют две молекулы лактата, а из пентозы (например, рибозы) - лактат, ацетат и диоксид углерода.

Рис. 4.8. Микроскопический препарат Lactobacillus sakei

При хранении свежего мяса в вакуумной или МГС-упаковке МКБ снижают его рН. Первым признаком порчи мяса в результате жизнедеятельности МКБ является нетипичный посторонний запах - кислый, кисловатый, сырный. Дальнейшее развитие порчи приводит к образованию газа и выделению слизи внутри упаковки. Позеленение поверхности мясных изделий связано с продуцированием молочнокислыми бактериями пероксида водорода, который с миоглобином образует зеленоватый окисленный порфирин. За позеленение мясных рулетов, сосисок в вакуумной упаковке чаще всего ответственными являются МКБ вида Weissella viridescens. Легкое позеленение могут вызывать некоторые штаммы Lactobacillussakei, продуцирующие сероводород, который образует с мышечным пигментом сульфмиоглобин.

Среди микробиоты охлажденного мяса встречаются психротрофные МКБ, специфичные для мяса убойных животных и мяса птицы. К ним относятся L. sakei, Leuc. carnosum и Leuconostoc gelidum (рис. 4.9).

Рисунок 4.9. Микроскопический препарат Leuconostoc gelidum

Численность этих кислототолерантных бактерий во время анаэробного холодильного хранения мяса увеличивается, и они становятся доминирующими. Для свежего мяса и особенно мяса птицы высокоспецифичными являются МКБ видов Carnobacterium piscícola и Carn. divergensis.

Происходит порча мяса ферментационного типа, что проявляется появлением кислого запаха, обусловленного накоплением молочной, уксусной и других органических кислот. Этот вид порчи может сопровождаться образованием газа, выделением слизи внутри упаковки и обесцвечиванием мяса при вскрытии упаковки.

4.3. Маслянокислые бактерии

Маслянокислые бактерии относят к роду Clostridium. За последние годы описано много новых видов, число которых в роде возросло до 100.

Clostridium butyricum - крупные палочки с закругленными, иногда заостренными концами размером 0,3-2,0 x 1,5-20,0 мкм, располагаются парами или короткими цепочками (рис. 4.10). Отличительной особенностью этих бактерий является способность накапливать в клетках перед спорообразованием крахмалоподобное вещество - гранулезу, которое окрашивается йодом в синий цвет. По Граму они окрашиваются положительно, подвижны за счет перитрихиально расположенных жгутиков. Образуют овальные или сферические эндоспоры, диаметр которых обычно превышает диаметр клетки.

Рис. 4.10. Бактерии вида Clostridium butyricum

Маслянокислые бактерии являются облигатными анаэробами. Большинство видов хемоорганотрофные, некоторые могут быть хемоавтотрофными или хемолитотрофными. По отношению к температуре - мезофилы. Споры маслянокислых бактерий термоустойчивы и выдерживают кипячение в течение нескольких минут.

Маслянокислые бактерии - возбудители маслянокислого брожения, в результате которого образуются масляная, уксусная, молочная, пропионовая и муравьиная кислоты, этиловый, бутиловый, пропиловый спирты, а также газообразные продукты - водород и диоксид углерода.

На мясе и мясопродуктах чаще других встречаются Clostridium pasteurianum и C. butyricum. Особенностями развития этих микроорганизмов являются бурное газообразование и неприятный запах масляной кислоты. Маслянокислые бактерии вызывают порчу различных мясных и молочных продуктов при их длительном хранении. При размножении бактерий в консервах возникает порок «бомбаж». В молочной промышленности они являются возбудителями порока сыров «позднее вспучивание».

4.4. Дрожжи

Дрожжи обычно составляют незначительную часть микробиоты молочных, мясных и птицепродуктов, и, как правило, редко приводят к их порче. Это связано с тем, что дрожжи характеризуются низкой скоростью размножения, поэтому их жизнедеятельность быстро подавляется психротрофными бактериями. Дрожжи могут вызвать порчу лишь в том случае, если размножение бактерий будет подавлено действием таких факторов, как низкая активность воды, низкое значение рН, высокое содержание соли, присутствие химических консервантов или антибиотиков. Многие виды дрожжей более устойчивы к этим факторам, при этом среди них встречаются и виды, способные размножаться при пониженных температурах. Психротрофные виды и штаммы выявлены как среди аспорогенных дрожжей родов Candida, Cryptococcus, Rhodotorula, Torulaspora, Trichosporon, так и среди аскоспорогенных дрожжей родов Debaryomyces, Yarrowia и Pichia. Вместе с тем для оптимального развития дрожжам необходим кислород, поэтому они неспособны размножаться при хранении мяса в вакуумной или МГС-упаковке, но их численность возрастает при холодильном хранении с доступом воздуха.

Дрожжевая порча проявляется в выделении слизи на поверхности мяса, образовании постороннего запаха и появлении пигментных пятен вследствие образования колоний (розовых, красных, черных).

Наиболее часто в мясе и птице встречаются дрожжи видов Candida famata (рис. 4.11), Kluyveromyces marxianus (рис. 4.12). При низких температурах (-3... -5 °С) могут размножаться и так называемые «черные дрожжи» - Monilia nigra (рис. 4.13).

Рис. 4.11. Дрожжи вида Candida famata

4.12. Дрожжи вида Kluyveromyces marxianus

Рис. 4.13. Дрожжи вида Monilia nigra

В молочной промышленности дрожжи играют двоякую роль: одни виды принимают участие в производстве ферментированных молочных продуктов в качестве биологических агентов, вызывающих спиртовое брожение, другие виды способствуют порче молочных продуктов.

Дрожжи, присутствующие в молочных продуктах, условно подразделяют на три группы:

✵ Дрожжи, сбраживающие молочный сахар лактозу. К ним относятся спорогенные (спорообразующие) дрожжи видов Saccharomyces lactis, Zygosaccharomyces lactis, Kluyveromyces fragilis, Debaryomyces и аспорогенные (неспорообразующие) дрожжи видов Torulopsis kefir, Torulopsis sphaerica, Candida pseudotropicalis var. lactosa и др.

✵ Дрожжи, не сбраживающие лактозу, но ферментирующие моносахара. Такие дрожжи могут размножаться в молоке и молочных продуктах совместно с молочнокислыми бактериями, расщепляющими лактозу на глюкозу и галактозу.

✵ Дрожжи, не ферментирующие лактозу и другие сахара, но вызывающие их окисление. Они не образуют спор и неспособны к спиртовому брожению. К ним, в первую очередь, относятся дрожжи рода Сandida.

Лактозосбраживающие дрожжи используют в производстве таких продуктов смешанного брожения, как кумыс, тан, айран, мацони, курунга и др. В этих продуктах они формируют специфический вкус, синтезируют витамины, стимулируют рост молочнокислых бактерий.

Некоторые штаммы дрожжей, размножающихся в молочных продуктах, обладают антагонистической активностью по отношению к возбудителю туберкулеза, а также к некоторым условно патогенным микроорганизмам.

Отдельные виды дрожжей участвуют в созревании сыров, находясь в составе микрофлоры сырной слизи.

Дрожжи, попадающие в молочные продукты из внешних источников (так называемые «дикие дрожжи»), могут стать причиной следующих видов порчи:

1. Пигментация - появление цветных колоний на поверхности мяса, масла, сыра, творога. Образовывать колонии розового, желтого, черного цвета способны дрожжи рода Rodotorula (рис. 4.14).

Рис. 4.14. Дрожжи рода Rodotorula

2. Вспучивание творога, сметаны, йогурта, а также сыров на ранней стадии их созревания. Такой вид порчи обусловлен образованием диоксида углерода при спиртовом брожении, вызываемом дрожжами.

Среди дрожжей, вызывающих порчу йогурта, выделены виды: Torulopsis candida, Kluyveromyces fragilis, Debaryomyces hansenii, Candida crusei, Saccharomyces cerevisiae (рис. 4.15).

Рис. 4.15. Дрожжи, вызывающие порчу йогурта: а - Torulopsis candida; б - Kluyveromyces fragilis; в - Candida crusei; г - Saccharomyces cerevisiae

3. Бомбаж сгущенного молока с сахаром вызывают дрожжи, сбраживающие сахарозу.

4. Прогоркание, осаливание, появление неприятного запаха в жиросодержащих продуктах при их холодильном хранении вызывают дрожжи Yarrowia lipolytica (рис. 4.16), обладающие липолитической активностью.

Рис. 4.16. Дрожжи Yarrowia lipolytica

4.5. Мицелиальные грибы

Развитие плесеней на пищевых продуктах зависит от четырех важнейших факторов: наличия доступных питательных веществ, температуры, значений активной кислотности (рН) и активности воды (аw), при этом следует учитывать взаимодействие между перечисленными физико-химическими факторами.

Известно, что оптимальная температура роста грибов рода Aspergillus находится в диапазоне 25-30 °С, для грибов рода Pénicillium - в пределах 20 °С. При низких температурах рост мицелиальных грибов обычно подавляется, но существует достаточно большое их число, способных размножаться в условиях холодильного хранения пищевых продуктов при температурах от +5 до -10 °С. Установлено, что минимальная температура роста плесени Thamnidium elegans составляет (- 8...- 10) °С (рис. 4.17), плесень вида Cladosporium herbarum (рис. 4.18) может расти в диапазоне температур (- 5…- 8) °С.

Рис. 4.17. Мицелиальный гриб Thamnidium elegans: a - общий вид; б - спорангиоли

Рис. 4.18. Плесень Cladosporium herbarum

При температуре хранения мяса минус 5 °С колонии Cladosporium herbarum появляются на 10-19-й день. Этот гриб может расти в глубинных слоях сливочного масла при наличии пустот в монолите, на поверхности сыра образует колонии в виде темных пятен. Обладая высокой протеолитической активностью, Cladosporium herbarum не только портит внешний вид продукта, но и вызывает в нем расщепление белка.

Плесень вида Mucor racemosus (рис. 4.19) относится к низшим грибам класса зигомицетов. Мукоровые грибы широко распространены в верхнем слое почвы и хорошо размножаются на пищевых продуктах. Mucor racemosus может расти на поверхности продуктов при минимальной температуре минус 4 °С.

Рис. 4.19. Мицелиальный гриб Mucor racemosus

Гриб Sporotrichum caris (рис. 4.20) относится к классу высших несовершенных грибов дейтеромицетов. Минимальная температура роста этого гриба минус 8 °С.

Рис. 4.20. Мицелиальный гриб Sporotrichum caris

Молочная плесень Geotrichum candidum (рис. 4.21) также относится к классу несовершенных грибов дейтеромицетов. Она часто размножается на поверхности молочных продуктов при их холодильном хранении не ниже 0 °С.

Рис. 4.21. Микроскопический препарат Geotrichum candidum

Большинство мицелиальных грибов может расти в широком диапазоне значения рН, поэтому сам по себе этот фактор слабо влияет на их размножение на пищевых продуктах. Гораздо более важным фактором при нейтральных и щелочных значениях рН является активность воды. Предельное значение а_w для роста любого вида микроорганизма составляет около 0,6. Некоторые ксерофитные плесени (Xeromyces bisporus) способны к росту даже при аw 0,60 (табл. 4.2.).

Таблица 4.2. Минимальное значение активности воды для роста некоторых видов плесеней (В. Блекберн, 2008)

Пищевые продукты, на которых размножились плесени, имеют непривлекательный вид, затхлый вкус и запах, поэтому заплесневелые продукты бракуют, что приводит к значительным экономическим потерям.

Задание по теме:

1. Изучить морфологические и культуральные признаки гнилостных бактерий.

2. Приготовить фиксированные окрашенные препараты некоторых видов молочнокислых бактерий - возбудителей порчи мяса и мясных продуктов. Зарисовать микроскопическую картину.

3. Рассмотреть и описать характер колоний МКБ на плотной среде. Привести в тетради основные морфологические и физикохимические признаки молочнокислых бактерий.

4. Приготовить препарат маслянокислых бактерий. Ознакомиться с их характеристикой.

5. Приготовить фиксированные окрашенные препараты дрожжей, вызывающих порчу мясных продуктов.

6. Приготовить окрашенный фиксированный препарат плесени Geotrichum candidum.

7. Рассмотреть колонии плесеней, выросших на пищевых продуктах при увеличении 8х, описать их внешний вид, сделать зарисовки.

8. Приготовить препараты «раздавленная капля» некоторых видов плесеней.

Контрольные вопросы

1. Что такое гниение мяса?

2. Какие продукты образуются при расщеплении белков?

3. На какие группы подразделяют гнилостные бактерии?

4. Дайте краткую характеристику гнилостным микроорганизмам, назовите их представителей.

5. При каких условиях на мясных продуктах могут размножаться молочнокислые бактерии?

6. Какие виды молочнокислых бактерий встречаются на мясных продуктах?

7. Назовите морфологические признаки маслянокислых бактерий.

8. Какие продукты жизнедеятельности накапливают в мясе маслянокислые бактерии?

9. Какие виды дрожжей встречаются на мясных продуктах?

10. При каких условиях дрожжи могут размножаться на мясе?

11. Каковы признаки порчи мяса в результате развития дрожжей?

12. От каких факторов зависит размножение плесневых грибов на пищевых продуктах?