4.2. микробиология производства овощных баночных консервов

4.2.1. Изменение микрофлоры растительного сырья при приготовлении консервов. Значение микробиологического контроля содержимого консервных банок до стерилизации.

Содержание микроорганизмов в готовом продукте определяется, в основном, микроорганизмами, внесенными с сырьем, а также положительным или отрицательным влиянием технологического процесса.

Технологический процесс переработки плодов и овощей включает:

Сортирование сырья.

Пораженные микроорганизмами плоды и овощи отбирают.

Мойка

Мойку производят в специальных моечных машинах с проточной водой. Особенно тщательно, с предварительным отмачиванием от почвы следует мыть морковь, белый корень и другие корнеплоды, а также зелень, так как в этом сырье могут содержаться споры возбудителя ботулизма Clostridium botulinum.

Благодаря этим технологическим процессам микробиологическая обсемененность растительного сырья значительно снижается.

Резка и чистка

Хотя в результате этой технологической операции удаляется некоторое количество микроорганизмов, при резке образуется клеточный сок, который является благоприятной средой для развития микроорганизмов. Поэтому все части машин, на которые попадает клеточный сок необходимо чистить и дезинфицировать, чтобы избежать очагов инфекции.

Первичная термическая обработка

Большая часть микроорганизмов уничтожается после предварительной термической обработки – бланширования (предварительной варки), применяемой для инактивации ферментов. Однако, плохое качество охлаждающей воды и плохие санитарно – гигиенические условия производства могут привести на последующих этапах к повторному инфицированию и новому повышению числа микроорганизмов. При варке, обжарке содержание микроорганизмов также значительно снижается (на 2 – 3 порядка), однако чем больше их было в растительном сырье, тем больше будет остаточная микрофлора.

Внесение соли, сахара, специй и других вспомогательных материалов может существенно повысить количество микроорганизмов в перерабатываемом сырье, особенно при их неправильном хранении.

Охлаждение, укладка в тару

Приводят к повышению содержания микроорганизмов в перерабатываемом растительном сырье ввиду инфицирования извне.

Вторичное инфицирование продуктов, особенно прошедших тепловую обработку, представляет опасность, так как продукт может быть инфицирован микроорганизмами, опасными для здоровья людей. Поэтому необходимо строго соблюдать установленные режимы и санитарно – гигиенические требования на всех стадиях переработки растительного сырья.

Микробиологический контроль консервов до стерилизации

В соответствии с требованиями нормативно – технической документации для выработки доброкачественных, микробиологически стабильных консервов на предприятиях консервной промышленности принимаются меры, которые предотвращают инфицирование перерабатываемого сырья. С этой целью проводят микробиологический контроль продуктов, подготовленных к стерилизации. Проверка бактериологической обсемененности содержимого консервных банок перед стерилизацией включает два определения: общей бактериальной обсемененности и спор мезофильных анаэробов.

Определение общей бактериальной обсемененности проводят ежедневно каждую смену на каждой линии и по каждому виду вырабатываемых консервов. Для анализа отбирают три пробы образца через 1 час после начала работы линии. Предельно допустимое значение общей бактериальной обсемененности колеблется в широком диапазоне и зависит от вида консервов (от 200 до 50000 клеток в 1 г.).

Выявление спор мезофильных и облигатно – анаэробных бактерий (клостридий) – возбудителей бомбажа в консервах проводят в следующих случаях:

- при установлении повышенной бактериальной обсемененности консервируемых продуктов перед стерилизацией;

- при установлении брака готовой продукции (бомбажа, хлопуши, ослизнения, плесневения, брожения);

- при профилактическом микробиологическом контроле, но не реже 1 – 2 раз в неделю по каждому виду вырабатываемой продукции с каждой линии.

При обнаружении повышенной бактериальной обсемененности содержимого консервных банок перед стерилизацией или присутствия в 0,5 см3 содержимого банки спор мезофильных облигатных анаэробов необходимо выявить и устранить очаги загрязнения. Для этого проводят последовательное микробиологическое исследование всей технологической линии, а также общего санитарного состояния цеха. Кроме того, необходимо провести микробиологический анализ данной партии готовой продукции.

4.2.2. Классификация консервов

В зависимости от рН и химического состава овощные и фруктово – ягодные консервы подразделяют на 4 группы:

Группа А. В эту группу, помимо мясных и рыбных консервов, включены овоще – грибные консервы, а также низкокислотные натуральные овощные консервы (зеленый горошек, стручковая фасоль, кукуруза, цветная капуста, свекла и др.), залитые раствором соли, а иногда соли и сахара с рН 4,2 – 5,2. При недостаточной термической обработке в этих консервах развиваются термостойкие споры клостридий и бацилл, а также коагулазоположительные стафилококки, которые не только могут вызвать порчу консервов, но и пищевые отравления. Поэтому консервы этой группы подвергают жесткому режиму термической обработки – стерилизации (при температуре 120 - 130° С). В консервируемых продуктах группы А допускается присутствие небольшого количества спор непатогенных микроорганизмов при условии, что эти споры не разовьются в консервах во время хранения.

Группа Б. К этой группе относятся стерилизуемые неконцентрированные томатопродукты (томатный сок, томатные напитки, протертые томаты, цельно консервированные томаты), а также пастеризуемые концентрированные томатопродукты (томатные пюре, соусы, пасты). Неконцентрированные томатопродукты относятся к консервам с нерегулируемой кислотностью (рН от 3,7 до 4,8), поэтому при недостаточной термической обработке они могут испортиться, а при рН ниже 4,2 возможно также развитие возбудителя ботулизма. Поэтому технологический процесс производства томатопродуктов должен быть построен таким образом, чтобы число спор мезофильных клостридий не превышало в одной споры в 2 см3, а термофильных анаэробов было не более чем одна спора в 1 см3. Общая обсемененность сока перед стерилизацией не должна превышать 50 клеток в 1 см3.

Группа В.   Сюда относятся кислотные консервы с добавлением уксусной, молочной, лимонной кислот (кабачки, огурцы, томаты, патисоны и др., залитые раствором кислот) с рН от 3,7 до 4,2. К этой же группе относятся сложные закуски, гарниры, солянки, соусы, салаты  и др., в которых рН готового продукта не выше 4,4. Такие консервы подвергают термической обработке при 100 – 110 ° С. Термическая обработка должна обеспечить гибель газообразующих мезофильных бацилл – возбудителей порчи.

Группа Г. К этой группе относятся высококислотные овощные и все плодово – ягодные консервы. Благодаря высокой кислотности маринадов и специфическому действию органических кислот плодов или ягод, а также добавлению к плодово – ягодному сырью сахара микробиологическая стабильность этой группы достигается пастеризацией продуктов при 75 – 100 ° С. В этих продуктах могут развиваться микроскопические грибы, молочнокислые бактерии, вызывающие прокисание, образование клейкой слизи, состояние тягучести. В испорченных консервах с высоким содержанием сахара чаще всего выделяют осмофильные дрожжи. Пастеризация этих продуктов должна гарантировать гибель кишечной палочки, сальмонелл.

Таким образом, наибольшую опасность для здоровья потребителя представляют консервы группы А, так как они обладают низкой кислотностью и неконцентрированные томатопродукты, относящиеся к группе Б и являющиеся продуктами с нерегулируемой кислотностью.

4.4.3 Стерилизация и пастеризация консервов. Понятие о промышленной стерильности. Факторы, влияющие на термоустойчивость микроорганизмов.

Под стерилизацией (в широком смысле слова) понимают уничтожение всех жизнеспособных микроорганизмов в стерилизуемом объекте с помощью высокой температуры, химических веществ и других факторов.

В консервном производстве достигнуть полной стерильности консервов не удается по ряду причин, главной из которых является снижение пищевой ценности и ухудшение органолептических показателей готовой продукции при длительной термической обработке. Поэтому при консерворовании стерилизация должеа обеспечивать промышленную стерильность продукта.

В консервированном продукте промышленной стерильности должны отсутствовать микроорганизмы, способные развиваться при температуре хранения, установленной для данного вида (партии) консервов. Промышленно стерильные консервы не содержат микроорганизмы и вещества микробного происхождения, опасные для здоровья потребителя.

Использование терминов стерилизация и пастеризация в консервной промышленности имеет свою специфику.

Стерилизация консервов – процесс нагревания, обеспечивающий полную гибель нетермостойкой неспорообразующей микрофлоры и уменьшение числа спорообразующих бактерий до определенного, заданного уровня, достаточного для предотвращения порчи продукта при температуре 15-30° С, а в случае необходимости и при более высокой температуре и гарантирующий по микробиологическим показателям безопасность употребления консервов в пищу.  

Стерилизуют обычно продукцию, имеющую низкую и среднюю кислотность. Стерилизацию укупоренной продукции проводят в автоклавах при110-120° С (паром под давлением) или без тары в тонком слое при боле высокой температуре 120-150° С с последующей расфасовкой продукции в стерильную тару. Герметизацию консервов в этом случае проводят а атмосфере, не содержащей микроорганизмы, т.е. создают асептические условия.

Пастеризация консервов – процесс нагревания, обеспечивающий гибель в продукте дрожжей, грибов и вегетативных форм бактерий, достаточной для предотвращения порчи продукта, содержащего вещества предотвращающие развитие споровой микрофлоры и гарантирующий по микробиологическим показателям безопасность употребления консервов в пищу.

Пастеризацию в консервной промышленности применяют для высококислотных овощных и плодово-ягодных консервов. Герметично укупоренные консервы пастеризуют в аппаратах открытого типа или автоклавах при температуре 100°С и ниже, а при асептическом консервировании при температуре, достигающей 130°С.

Таким образом, под стерилизацией и пастеризацией в консервной промышленности подразумевают различную степень нагревания продукта, приводящую к получению микробиологически стабильного консервированного продукта, но содержащего микроорганизмы, не способные развиваться в нем при хранении в определенных температурных условиях.

Консервированные продукты, в которых возможно развитие остаточной микрофлоры, но способные ограниченное время храниться без порчи при температуре 2-15°С, относятся к полуконсервам.

Факторы, влияющие на термоустойчивость микроорганизмов

Термоустойчивость – способность микроорганизмов выдерживать длительное нагревание при температурах, превышающих температурный максимум их развития.

Термоустойчивость различных групп микроорганизмов

Наиболее термоустойчивыми являются споры бактерий, гибель которых при 123 – 130°С наступает в среднем через 20–30 мин. Однако термоустойчивость спор бактерий различных видов неодинакова. Особенно устойчивы споры термофильных бактерий (Bacillus stearothermophilus).

Термоустойчивость неспорообразующих мезофильных бактерий значительно ниже (60–70°С). Несколько большей термоустойчивостью обладают вегетативные клетки термофильных бактерий. Низкой термоустойчивостью обладают грибы и дрожжи, а также их споры.

Термоустойчивость микроорганизмов в очень сильной степени зависит от условий, в которых протекает процесс нагревания: рН, а также от химическго состава среды (содержания белков, жиров, соли, сахара).

Влияние кислотности среды

В кислых средах микроорганизмы и их споры погибают быстрее, чем в нейтральных, поэтому фруктовые и ягодные консервы и маринады, имеющие рН ниже 4 – 4,2 стерилизуют при более низкой температуре (100 - 110° С, а иногда и ниже 100° С).

Кроме того, рН является одним из факторов, определяющих токсинообразование. Например, в консервах с рН более 5,2 возбудитель ботулизма будет развиваться с образованием токсина, а в консервах с рН 3,2 – 4,6 споры возбудителя ботулизма частично сохраняются, но не развиваются, и токсинообразования не происходит.

Влияние химического состава продукта

Наличие белковых веществ и жиров в стерилизуемом продукте имеет важное значение, поскольку они как бы защищают микроорганизмы при стерилизации. Так, жиры повышают устойчивость спор к нагреванию за счет обволакивания спор гидрофобной пленкой жира, что препятствует проникновению воды внутрь споры и защищает белки от денатурации. Нагревание в масле выдерживают даже бесспоровые микроорганизмы. Например, золотистый стафилококк при его большом количестве в сырье выдерживает нагревание в масле при температуре до 112° С.

Поваренная соль повышает термоустойчивость споровых микроорганизмов. Наиболее значительное повышение термоустойчивости наблюдается при содержании соли в растворах 5,8 \%. Если же концентрация соли будет больше 10 \%, то начинает проявляться ее высасывающее действие на белки, что приводит к снижению термоустойчивости микроорганизмов и их спор.

Сахар. Увеличение концентрации сахара до 70 \% также вызывает заметное повышение термоустойчивости микроорганизмов. В небольших концентрациях (от 2 до 18 \%) сахароза не оказывает заметного влияния на термоустойчивость большинства микроорганизмов.

Повышение термоустойчивости микроорганизмов в слабых солевых растворах с высокой концентрацией сахара объясняется осмотическими явлениями. При этом происходит отсасывание влаги из микробных клеток и их спор, в результате чего термоустойчивость повышается.

4.2.4 Остаточная микрофлора баночных консервов. Виды микробной порчи и отравления, связанные с употреблением баночных консервов

При промышленной стерилизации консервов в них могут содержаться единичные жизнеспособные микроорганизмы, называемые остаточной микрофлорой консервов. Видовой состав остаточной микрофлоры и возможный характер порчи зависят от стерилизуемого продукта и режима стерилизации.

Так, в остаточной микрофлоре стерилизуемых консервов обнаруживаются, главным образом, спорообразующие бактерии. Это кислото- и газообразующие мезафильные аэробные и фвкультативно-анаэробные бактерии рода Bacillus (Bacillus subtilis, Bacillus meganterium, Bacillus cereus), кислотообразующие термофильные аэробы Bacillus stearothermophilus, Bacillus aerothermophilus, мезофильные гнилостные анаэробы  Clostridium putrificum и Clostridium sporogenes, а также другие маслянокислые бактерии.

Наибольшую опасность представляют Bacillus cereus и Clostridium botulinum, поэтому применяемые режимы стерилизации должны обеспечить безопасность консервов в отношении пищевых отравлений.

В остаточной микрофлоре консервов с высокой кислотностью, которые подвергаются пастеризации помимо спорообразующих могут сохраняться некоторые бесспоровые бактерии (молочнокислые бактерии, другие кокковые формы), микроскопические грибы и дрожжи.

Наиболее распространенными видами порчи консервов являются бомбаж, плоко-кислая и сероводородная порча.

Бомбаж – возникает при развитии оставшихся после стерилизации бактерий, образующих в результате метаболизма газы (углекислый газ, сероводород, аммиак, молокулярный водород). В банках повышается давление и донышки или крышки банок всучиваются, в банках могут даже образоваться свищи.

Возбудителями бомбажа консервов низкой и средней кислотности (рН более 4,2-4,4) чаще всего являются Clostridium putrificum, Clostridium sporogenes, Clostridium perfringens, Clostridium thermosaccharoliticum. Помимо газов эти бактерии могут образовывать летучие органические соединения, в результате чего содержимое консервных банок пенится, появляется гнилостный и кисло-сырный запах.

Бомбаж некоторых овощных и фруктовых консервов помимо вышеуказанных микроорганизмов могут вызывать кислотоустойчивые аэробные  споровые палочки Bacillus polymyxa, при этом продукт имеет кислый запах, ослизняется.

Плоско-кислая порча – закисание продукта без внешних изменений тары. Такой вид порчи чаще встречается у овощных и мясорастительных консервов. Возбудителями этого вида порчи являются термофильные бактерии Bacillus stearothermophilus и  Bacillus aerothermophilus, а также Bacillus coagulans. Прокисший продукт в результате плоско-кислой порчи обычно разжижается.

Сероводородная порча возникает в результате накопления в консервах сероводорода. Возбудителем порчи является термофильный анаэроб Clostridium nigrificans. Он не сбраживает углеводы и обладает слабыми протеолитическими свойствами. Сероводород образуется в результате разложения в белках серосодержащей аминокислоты цистеина. Содержимое банки чернеет, так как в ней растворяется сероводород, появляется неприятный запах, бомбаж при сероводородной порче не наблюдается. Случаи сероводородной порчи консервов редки.  

Пастеризованные консервы, особенно укупоренные без удаления воздуха (повидло, джем, варенье, соки) могут подвергаться плесневению. Продукт приобретает затхлый привкус, в нем накапливаются спирты и кислоты. Помимо снижения качества, такие продукты небезопасны, так как некоторые плесени продуцируют микотоксины и афлотоксины.

Пищевые отравления консервами

Большую опасность представляет попадание и развитие в консервах возбудителя ботулизма, обладающего термоустойчивыми спорами – Clostridium botulinum.

Возбудитель ботулизма – грамположительная спорообразующая палочка, в которой спора располагается на конце клетки, и клетка имеет вид теннисной ракетки, облигатный анаэроб. В благоприятных условиях для своего роста и развития выделяет в среду экзотоксин – один из наиболее сильных микробных ядов. Попадая с пищей в кишечник человека, токсин поступает в кровь, и поражает сердечно-сосудистую и центральную нервную систему. Смертность от ботулизма довольно высокая.

Споры возбудителя ботулизма при нарушениях технологического режима стерилизации могут сохранять свою жизнеспособность, а анаэробные условия в консервной банке и низкая кислотность консервов способствуют развитию возбудителей и образованию токсинов.

В настоящее время случаи обнаружения возбудителей ботулизма в заводской консервируемой продукции крайне редки.

Причиной пищевых отравлений консервами могут быть также токсигенные мезофильные штаммы Clostridium perfringens и Bacillus cereus. Эти отравления являются токсикоинфекциями.

Clostridium perfringens – крупная грамположительная спорообразующая палочка, которая может образовывать капсулу. Строгий анаэроб. Оптимальная температура развития 45° С, рН 6,7-7,5. Встречается в воде, почве, испражнениях животных, обнаруживается  во вспомагательных материалах. При развитии в консервах может вызывать бомбаж банок, но иногда органолептические свойства продукта не меняются. Известно шесть типов этих бактерий: А,В, С, D, E, F. Наиболее опасен для человека тип F, реже – тип С.

Bacillus cereus – грамположительная споровая палочка, аэроб. Оптимальная температура развития 30-32° С. В продкутах с рН ниже 4,5 не развиваются. Развитие Bacillus cereus сопровождается накоплением большого количества органических кислот в среде. Обычно этот микроб не вызывает бомбажа. Пищевые отравления, вызванные Bacillus cereus, непродолжительны по времени и протекают легко.

4.2.5 Задачи и роль микробиологического контроля консервов после стерилизации

Готовы консервы подвергаются сплошному визуальному контролю после 15 суток хранения на складе завода-изготовителя при температуре около 20° С и выборочному микробиологическому.

Выдержка всей партии на складе и ее сплошной визуальный контроль позволяет выявить бомбаж, возникающий вследствие нарушения технологии производства.

Микробиологический анализ готовой продукции (выборочный контроль) производится только в определенных случаях:

при обнаружении в консервах перед стерилизацией повышенной бактериальной обсемененности или при содержании в 0,5 г спор;

при отступлениях от технологического процесса, влияющих на режим стерилизации и бактериологические показатели консервов;

при выработке новых видов консервов, т.е. при отсутствии показателя общей обсемененности консервов до стерилизации;

при отсутствии на автоклавах приборов, регулирующих температуру;

при закладке консервов на длительное хранение;

при производстве консервов на экспорт.

При микробиологическом контроле готовых консервов в этом случае отбирают на анализ по одной банке от каждой автоклавоварки. Подготовка консервов к испытанию включает 3 стадии:

проверку банок на герметичность;

термостатирование банок;

приготовление и отбор средней пробы из банки для микробиологического исследования.

Термостатирование консервных банок проводят при 37° С в течение 5 суток для того, чтобы ослабленные стерилизацией споры могли прорасти в вегетативные клетки, размножиться. Благодаря термостатированию проще выявить остаточную микрофлору консервов.

В большинстве случаев консервы стерильны. При обнаружении остаточной микрофлоры в готовых консервах реализация партии консервов задерживается, так как возникает необходимость дополнительного микробиологического исследования на присутствие термофилов, коагулазоположительного стафилококка, а также спорообразующих палочек, способных вызвать пищевое отравление: Clostridium botulinum, Clostridium perfringens и Bacillus cereus, а также выявление ботулинических токсинов. При выявлении непатогенных и нетоксигенных культур консервы в случае сохранения ими нормальных органолептических свойств используются для приготовления блюд промышленной переработки.

Консервы, содержащие споры бактерий типа Bacillus subtilis, не образующие газа, устойчивы при хранении и считаются промышленно стерильными. Если в готовых консервах сохранились термофилы, то такие консервы могут испортиться в районах с мягким климатом, поэтому их нужно хранить при температуре не выше 15°С.

Таким образом, контроль готовых консервов после стерилизации позволяет предотвратить случаи возникновения пищевых отравлений и гарантирует безопасность использования их в пищу.

Вопросы для самопроверки

Как изменяется состав микрофлоры растительного сырья в процессе его переработки?

Для чего проводят микробиологический контроль содержимого консервных банок перед стерилизацией?

Какие микробиологические показатели определяют при исследовании содержимого консервных банок до стерилизации?

Что такое «термоустойчивость» микроорганизмов?

Какие факторы влияют на термоустойчивость?

На какие группы подразделяют консервированную продукцию?

Дать определение понятиям «промышленная стерильность», «стерилизация консервов», «пастеризация консервов».

Что такое «остаточная микрофлора консервов»? Какие микроорганизмы входят в ее состав?

Какие виды порчи консервов Вам известны? Назовите возбудителей порчи.

Какие отравления микробного происхождения, связанные с употреблением в пищу недоброкачественных консервов Вы знаете?

Охарактеризуйте возбудителей пищевых отравлений пищевых отравлений консервами.

Каковы задачи и роль визуального и микробиологического контроля готовых консервов?

В каких случаях проводят обязательный микробиологический контроль готовых консервов?