Микробиология продуктов растительного происхождения - Учебное пособие (И.А. Еремина, Н.И. Лузина, О.В. Кригер)

4.1. микрофлора сырья, используемого в консервном производстве

 

4.1.1. Микрофлора плодов и овощей. Понятие об эпифитной микрофлоре. Естественная защита растений от микроорганизмов. Микробиологические процессы, происходящие при хранении свежих плодов и овощей

 

На поверхности плодов и овощей постоянно находятся различные микроорганизмы, значительная часть которых не принимает участия в процессах заболеваний и порчи и находится в неактивном состоянии. Эти микроорганизмы представляют эпифитную микрофлору плодов и овощей. Видовой состав и численность микроорганизмов зависит от вида растения, географических, климатических и других условий.

Представителями эпифитной микрофлоры плодов и овощей являются дрожжи, молочнокислые и уксуснокислые бактерии, спорообразующие бактерии, споры грибов.

Растения, подобно человеку и животным, имеют защитную систему против микроорганизмов. Микроорганизмы не могут попасть внутрь неповрежденных плодов и овощей, так как:

- они задерживаются специальными тканевыми структурами, предохраняющими растения от механических воздействий и высыхания. К таким структурам относятся кожистые мембранные слои, скорлупа и у орехов;

- в растительных клетках имеются защитные вещества – красящие (антоцианы, флавоноиды), эфирные масла, дубильные вещества, органические кислоты, фитонциды;

- живые растения имеют способность активно реагировать на внедрение в них возбудителей болезней путем выработки специфических антимикробных веществ – фитоалексинов, которые имеют преимущественно фенольную природу.

Микробиологические процессы, протекающие при хранении растительного сырья. В течение длительного времени свежие плоды и овощи остаются жизнеспособными, в них протекают различные физиологические процессы (дыхание, сохранена функция транспирации – предохранение от испарения воды). Повреждения, возникшие при уборке, перевозке и хранении создают возможность сапрофитным микроорганизмам проникать в растительные клетки и размножаться. Кроме того, в результате дыхания растительного сырья может произойти самонагрев, который повышает вероятность микробной порчи. В результате порчи плодов и овощей различают следующие биохимические процессы: гниение, разложение пектиновых веществ, клетчатки.

Среди микроорганизмов, участвующих в порче растительного сырья различают:

- фитопатогенные микроорганизмы – паразиты, вызывающие инфекционные заболевания плодов и овощей;

- возбудители гнили, которые по типу питания относятся к сапрофитам.

С точки зрения практики важно то, что паразиты часто начинают процессы порчи, разрушая естественную защитную систему, а сапрофиты продолжают эти процессы как вторичные микроорганизмы.

Грибы, как правило, участвуют на первой стадии порчи плодов и овощей, затем, по мере развития грибов, содержание углеводов и органических кислот снижается, активная кислотность (рН) растет и реакция среды становится щелочной. Тем самым создаются благоприятные условия для развития бактерий, которые продолжают процессы порчи плодов и овощей до полного их разрушения. Существует два типа гнили и овощей: мокрая гниль – быстрое разложение растительной ткани с размягчением и  увлажнением мякоти; сухая гниль – растительная ткань сморщивается, мякоть становится волокнистой, содержимое растительных клеток становится порошкообразной массой.

 

4.1.2. Болезни и виды порчи плодов и овощей.

 

Болезни плодов и овощей вызываются фитопатогенными микроорганизмами, которые могут вызвать инфекционные заболевания не только плодов и овощей, но и вегетативных растений. К ним относятся.

Фузариоз – вызывается грибами рода Fusarium. Эта болезнь характерна для клубней картофеля, лука. На поверхности клубней картофеля появляются выпуклые, различной окраски подушечки, представляющие собой мицелий гриба. В дальнейшем клубни сморщиваются, высыхают, приобретают темно – бурую окраску. Пораженные чешуи лука буреют и размягчаются. Луковица с поверхности покрывается белым налетом.

Фитофтороз – наиболее распространенная болезнь клубней картофеля. Вызываемая грибом фитофторой. На поврежденных клубнях картофеля образуются свинцово – сероватые, а затем бурые вдавленные пятна с покрывающим их беловатым налетом. В клубне обнаруживаются побуревшие участки загнившей ткани в виде зубчиков на границе со здоровой тканью. Фитофтороз бывает и у томатов, причем болезнь поражает недозрелые плоды, при этом пораженная ткань становится светло – коричневой.

 Фомоз (черная сухая гниль или гниль сердечка) – вызывается грибом Phoma. Фомоз поражает различные органы свеклы. На листьях появляются желтовато – бурые пятна с концентрическими зонами, на стеблях образуются белые пятна. Пораженная ткань корнеплода становится черной, сухой и твердой. Болезнь продолжается и при хранении свеклы.

Монилиоз (плодовая гниль плодов и овощей) – заболевание, вызываемое грибом рода Monilia. На кожице плодов появляются характерные буровато – коричневые пятна, которые быстро разрастаются и захватывают весь плод. Мякоть плода буреет, размягчается и становится губчатой. На поверхности пораженных участков появляются желтовато – серые бородавочки, располагающиеся концентрическими кольцами. При понижении температуры плоды чернеют, твердеют, поверхность их становится блестящей, как бы лакированной. Монилия поражает и косточковые плоды (абрикосы, персики, вишню).

Парша картофеля вызывается различными формами почвенных актиномицетов, чаще рода Streptomyces. На кожице появляются растрескивающиеся небольшие выпуклости – коростинки коричневого цвета. Клубень приобретает неприятный землистый запах.

Сосудистый бактериоз – вызывается палочковидной холодоустойчивой бактерий рода Xanthomonas (ксантомонес). Поражает капусту. При этом чернеют жилки листьев.

Сосудистый бактериоз также поражает капусту. Вызывается бесспоровыми бактериями рода Erwinia. Болезнь проявляется в виде мокрой гнили кочерыги. При поражении в период произрастания кочаны отваливаются не достигая физиологической зрелости, наружные листья ослизняются, гниют и имеют неприятный запах.

Бактериозы чаще бывают у овощей, у которых реакция среды сока близка к нейтральной.

Микробной порче чаще всего подвергаются фрукты и овощи, зараженные фитопатогенными микроорганизмами, в результате чего защитные свойства плодов и овощей пропадают или ослабевают.

 

Основными возбудителями порчи являются грибы родов Botrytis, Pseudomonas, Penicillium, Aspergillus, Alternaria, а также бактерии родов Pseudomonas, Erwinia.

Мокрая бактериальная гниль овощей вызывается бактериями родов Pseudomonas и Erwinia. Гниль обычно начинается с кончика корнеплода. Пораженная ткань быстро размягчается и превращается в слизистую кашицеобразную массу с неприятным запахом. Помимо моркови и свеклы мокрая бактериальная гниль поражает картофель, томаты, лук при их хранении.

Черная сухая гниль (альтернариоз) вызывается грибом рода Alternaria. Гриб поражает морковь, томаты, капусту, плоды, лимоны, мандарины. Ткани плодов и овощей при этом буреют, затем чернеют и уплотняются. На срезе растительная ткань угольно – черного цвета, резко ограничена от здоровой ткани.

Серая гниль вызывается грибом рода Botrytis, который поражает морковь, лук (шейковая гниль лука). Пораженные участки мякоти приобретают коричневую окраску и размягчаются. При поражении лука чешуи приобретают желтовато – розовую окраску, становятся водянистыми, как бы вареными.

Белая гниль моркови и других корнеплодов вызывается грибом рода Sclerotinia. Мицелий гриба внедряется в ткани корнеплодов, образуя местами белые пушистые налеты. Мякоть корнеплодов размягчается, становится кашицеобразной массой бурого цвета.

Гниль цитрусовых в период хранения вызывают преимущественно грибы рода Penicillium.

 

4.1.3. Способы предотвращения порчи плодов и овощей

 

Лежкоспособность плодов и овощей зависит в основном от качества продукции, поступающей на хранение, и условий хранения.

Хорошее качество плодов и овощей обеспечивается своевременностью уборки. Недозрелые и перезрелые плоды и овощи хуже хранятся. Механические повреждения также способствуют поражению их возбудителями порчи.

Большое влияние на сохранность растительного сырья при хранении оказывает температура. При температуре хранения 1–5 ° С затормаживается развитие микроорганизмов, замедляется созревание и старение плодов и овощей. При повышении температуры усиливаются процессы дыхания и испарения, что ведет к потере клетками тургора, в результате чего понижается иммунитет растительного сырья.

Большое значение имеет и влажность. При недостаточной влажности воздуха в хранилищах увеличивается испарение воды с поверхности плодов и овощей, они увядают, их качество снижается. Излишняя влажность тоже опасна, так как усиливается процесс порчи. Для корнеплодов относительная влажность воздуха должна быть 85 –90 \%, для капусты 90 – 95 \%. Лук должен храниться в сухом, хорошо проветриваемом помещении при относительной влажности воздуха 70 – 75 \%.

На сохранность свежих плодов и овощей оказывает также состав газовой среды. При снижении концентрации кислорода в воздухе также можно создать условия, препятствующие интенсивному дыханию плодов и развитию аэробных микроорганизмов – возбудителей порчи. Это достигается при создании вакуума, а также при хранении растительного сырья в атмосфере диоксида углерода. Кроме того, существуют газы, оказывающие бактерицидное действие на микроорганизмы (озон, бромистый метил и др.).

Для обработки свежих плодов и овощей допускается применение сернистого ангидрида, сернистой кислоты и ее солей. Соли сернистой кислоты в виде таблеток или гранул, закладываются в массу плодов и овощей при хранении, при этом выделяется сернистый ангидрид, который оказывает угнетающее действие на микроорганизмы.

В настоящее время ведутся исследования по использованию дифенила, йодкрахмала и других веществ для обработки плодов и овощей перед закладкой их на хранение.

Для ягод и некоторых малолежких плодов рекомендуется радуризация малыми дозами (0,2 – 0,3 Мрад) гамма излучений, что позволяет продлить сохраняемость продукции в сезон массового поступления ее на перерабатывающее предприятие.

Рациональные методы хранения свежих плодов и овощей предусматривают создание условий (температуры, влажности, газового состава среды), которые замедляют биохимические процессы, происходящие в плодах и овощах и приводящие к их старению и перезреванию, способствуют сохранению природных свойств (иммунитета) и одновременно тормозят развитие микроорганизмов. К таким методам относятся методы хранения в охлаждаемых складских помещениях при циркуляции воздуха, поддержание определенной влажности, хранение в газонепроницаемых камерах – в атмосфере углекислого газа, бромистого метила, аммиака, двуокиси серы, сернистого ангидрида, озона, окиси этилена.

Мероприятиями, направленными на предотвращение микробной порчи плодов и овощей при хранении являются: бережное обращение с плодами и овощами; быстрое охлаждение плодов и овощей после сбора, закладка на длительное время только здоровой продукции; систематическое наблюдение за плодами и овощами в процессе хранения, своевременное удаление испорченной продукции; содержание хранилищ в чистоте; санитарная обработка тары; соблюдение установленного режима хранения (температуры, влажности).

 

4.1.4. Микрофлора вспомогательных материалов и ее роль в консервном производстве

 

Вспомогательными материалами в консервном производстве являются: томатопродукты, соль, сахар, зелень, сушеные овощи, пряности, растительное масло и др.

Томатопродукты. К ним относятся томат – пюре, томат – паста. Основным источником загрязнения свежих томатов микроорганизмами является почва. В 1 г свежеприготовленных томатопродуктов  содержится в среднем до 106  дрожжей и бактерий, 104 – 105 мицелиальных грибов и 104 спор бактерий. Многие из этих микроорганизмов термофилами. Наибольшую опасность для консервного производства представляют термофильные аэробные спорообразующие бактерии рода Bacillus (Bacillus aerothermophilis, Bacillus stearothermophilus). Они могут выдержать стерилизацию и вызвать плоско – кислую порчу консервов. Поэтому томатопродукты следует хранить при низкой температуре.

Соль. В 1 г соли содержится от 10 до 1000 клеток микроорганизмов и, как правило, они не представляют опасности для консервного производства, так как под воздействием температуры они погибают.

Сахар – песок. В 1 г сахара – песка обычно содержится от 10 до 1000 клеток микроорганизмов. Качественный состав микрофлоры сахара представлен дрожжами, микроскопическими грибами, бактериями. Для консервного производства наибольшую опасность представляют термостойкие споры аэробных и анаэробных бактерий рода Bacillus и Clostridium. Для предохранения сахарного песка для развития микроорганизмов – возбудителей плоско – кислой порчи его необходимо хранить при относительной влажности не более 70 \%.

Овощное сырье. Зелень, сушеные овощи и бобовые содержат множество микроорганизмов, в т.ч. и патогенных.

Микроорганизмы в овощное сырье попадают с почвой, из воздуха, а также в процессе сушки и хранения. Например, в 1 г сушеного лука и моркови содержится до 104 клеток микроорганизмов. Некоторые овощи (лук, чеснок, морковь, свекла, болгарский перец, зелень петрушки) образуют фитонциды, но при обильном обсеменении их бактерицидная способность резко снижается.

На зелени содержится большое количество микроорганизмов – от 106 до 109 клеток в 1 г. При неправильном хранении сушеных овощей, при повышении содержания в них влаги более 15 \% происходит развитие в них микроорганизмов, особенно микроскопических грибов.

Пряности. Они представляют собой разнообразные части растений (корни, стебли, ягоды, листья, цветы, плоды), содержащие ароматические вещества. В производстве консервов в качестве ароматических и вкусовых добавок широко используют лавровый лист, душистый и горький перец, кориандр, гвоздику, мускатный орех, перец стручковый, тмин и другие пряности. Ароматические вещества пряностей обладают антимикробным действием, однако, при обильном обсеменении микроорганизмами они могут быть источником инфицирования консервированной продукции. Содержание микроорганизмов в пряностях составляет в среднем до 104 – 105 клеток в 1 г. В пряностях могут присутствовать споры аэробных бацилл (Bacillus subtilis), споровые анаэробы рода Clostridium, что представляет опасность для консервного производства. Кроме того, микрофлора пряностей содержит неспорообразующие бактерии - стафилококки и стрептококки, бактерии рода Pseudomonas, Flavobacterium, грибы родов Penicillium, Aspergillus, Cladosporium, которые могут размножаться в пряностях при их неправильном хранении (например, при повышенной влажности).

Снизить обсемененность пряностей можно путем их тщательной мойки с последующей подсушкой при комнатной температуре. Принципиально возможна и стерилизация пряностей сухим жиром, однако при этом пряности частично теряют свою силу вследствие испарения летучих эфирных масел.

В последнее время предложен способ обработки пряностей окисью этилена. Еще одним перспективным способом, способствующим снижению бактериальной обсемененности консервов до стерилизации является использование стерильных экстрактов пряностей, которые готовятся путем экстрагирования ароматических веществ пряностей органическими растворителями.

Следует учитывать, что пряности гигроскопичны. Поэтому хранят их в плотно укупоренной таре в сухом, хорошо вентилируемом помещении с относительной влажностью воздуха не выше 75 \% и при температуре не выше 10 – 15° С.

Растительное масло. Его используют для приготовления многих овощных консервов. Это подсолнечное, кукурузное, горчичное, оливковое, кедровое и др. Рафинированные масла, не содержащие белковых веществ, являются неблагоприятной средой для развития микроорганизмов. Общая бактериальная обсемененность растительных масел при поступлении их на предприятие от 1 до 100 в 1 г. Это преимущественно споровая микрофлора. Кроме того. В масле могут развиваться стафилококки, в т.ч. и патогенный стафилококк Staphylococcus aureus. Отсутствие регулярной санитарной обработки масляной системы (баков, маслопроводов, нагревательных баков, разливочных машин) может повысить обсемененность масла различной микрофлорой. Поэтому проводят микробиологический контроль масла, поступающего в производство, на содержание коагулазоположительного стафилококка (в 5 г масла содержаться патогенного стафилококка не должно).

Вопросы для самопроверки

 

1. Что такое «эпифитная микрофлора» растительного сырья? Из чего она состоит?

2. Каким образом осуществляется естественная защита растений от воздействия микроорганизмов?

3. Какие защитные вещества содержатся в растительных клетках?

4. Что такое фитонциды, фитоалексины?

5. Какие микробиологические процессы протекают при хранении плодов и овощей?

6. Какие группы микроорганизмов участвуют в процессах порчи растительного сырья?

7. Что такое “мокрая гниль” плодов и овощей?

8. Что такое “сухая гниль” плодов и овощей?

9. Что такое фитопатогенные микроорганизмы? Какие фитопатогенные микроорганизмы Вы знаете?

10. Перечислите известные Вам болезни плодов и овощей. Какие микроорганизмы их вызывают?

11. Какие виды порчи плодов и овощей Вам известны и какие микроорганизмы их вызывают?

12. Какие факторы влияют на сохранность растительного сырья при хранении?

13. Какие способы хранения свежих плодов и овощей Вам известны?