Пищевая Биохимия / Дроздова Е.А. Микрофлора продовольственного сырья и продуктов его переработки

При детальном анализе качественного состава полевых грибов была обнаружена их определенная видовая специфичность для зерна той или иной культуры. На зерне пшеницы, ячменя, риса постоянно выявляются виды Alternaria, Helminthosporium, для кукурузы характерны Fusarium, Cladosporium, на зерне овса,

кроме того, нередко присутствуют грибы рода Trichoderma, а на зерне гречихи часто встречаются Ascochyta и т. д.

К типичным «грибам хранения», обнаруживающимся на хранящемся зерне,

относятся грибы родов Aspergillus, Penicillium, Rhizopus и некоторые другие

(рисунок 2.7). По мере хранения зерна состав микроорганизмов изменяется:

вегетативные формы бактерий сменяются спорообразующими, отмирают «полевые грибы», а доминирующими становятся «грибы хранения» – пенициллы и аспергиллы. Важнейшими условиями, способствующими развитию микроорганизмов при хранении зерна, являются, прежде всего, влажность зерновой массы, присутствие воздуха в межзерновом пространстве, температура зерновой массы, состояние покровных тканей, количество и состав примесей и др.

Рисунок 2.7 – Спорангиеносцы Rhizopus nigricans с округлыми, черными спорангиями диаметром 150-275 μ. У основания ризоиды (корневидные окончания гиф). × 20. Ориг.

41

2.1.2 Патогенная микрофлора зерна

При нарушении условий хранения под действием микроорганизмов зерно может приобретать различные посторонние запахи, не свойственные здоровому зерну: амбарный, гнилостный, плесенный, затхлый. Амбарный запах появляется в партиях свежеубранного зерна, хранящегося некоторое время без перемешивания и проветривания, и связан с протекающими в зерновой массе анаэробными процессами. Гнилостный запах может появиться в результате глубокого распада органических веществ и указывает на полную порчу зерна. Наиболее часто при развитии микроорганизмов в зерновой массе появляются плесенный и затхлый запахи, возникающие в результате развития преимущественно представителей рода

Penicillium (рисунок 2.8). Процесс развития грибов можно приостановить сушкой,

активным вентилированием или другими способами, но плесенный запах не исчезает, а переходит в затхлый. Затхлый запах очень стойкий и прочно удерживается зерном. Затхлый запах передается муке, крупе и изготовленным из них продуктам.

Рисунок 2.8 – Penicillium Chrysogenum

42

Зерновая масса имеет плохую теплопроводность, поэтому, при несоблюдении режимов хранения, может произойти самосогревание зерна в результате активной жизнедеятельности всех живых компонентов зерновой массы (основной культуры зерна, эпифитных микроорганизмов, семян сорных растений, насекомых, клещей).

Образующееся тепло задерживается в ней, и температура насыпи постепенно повышается. При самосогревании резко изменяются качество и химический состав зерна. Значительно теряется всхожесть, снижается содержание крахмала, нарастает содержание сахаров и растворимых белковых соединений, теряется ценность зерна.

«Грибы хранения», даже при отсутствии явлений самосогревания, могут являться причиной снижения всхожести зерна, а образующиеся в результате их жизнедеятельности продукты могут обладать токсическими свойствами.

Из арахисового шрота и комбикормов был выделен ряд грибов, в том числе

Aspergillus flavus и A. parasiticus, являющихся продуцентами токсических канцерогенных (стимулирующих образование раковых опухолей) веществ,

названных афлатоксинами. В тех или иных количествах афлатоксины обнаружены практически во всех видах зерна и продуктов его переработки.

Токсические вещества накапливаются во всех элементах тела гриба – мицелии, конидиеносцах, спорах. Установлено, что токсинообразование у грибов начинается и достигает своего максимума в период спорообразования. В

наибольших количествах токсины локализуются в репродуктивных органах.

Например, в пшеничной муке образование афлатоксинов наблюдается при содержании мицелиальных грибов от 12 до 500 в 1 г. Для зерна пищевого назначения установлены нормы предельного содержания афлатоксинов не более

2,5 мкг/кг. Афлатоксины часто концентрируются в дробленых и поврежденных зернах, а также в сорной примеси. Однако для обеззараживания зерна недостаточно механической очистки. Афлатоксины стойки к нагреванию, уровень их содержания в продуктах и кормах частично снижается при температуре от 150 °С до 300 °С.

Некоторые из них выдерживают температуру даже около 500 °С.

43

Канцерогенные токсины могут образовывать и другие грибы – представители классов Ascomycetes и Deuteromycetes.

Так, в недосушенном ячмене может развиваться гриб Penicillium verrucosum,

образующий нефротоксический охратоксин А. Из грибов рода Fusarium (класс

Deuteromycetes), образующих фумонизины, наиболее распространены на зерне виды

F. graminearum и F. moniliforme (средняя контаминация – 71 %). Токсигенные грибы этого рода могут развиваться не только в процессе роста зерновых, но и в зерне после ненадлежащей сушки и хранения. Такие микотоксины, как зеараленон,

трихотецены, могут вызывать серьезные проблемы со здоровьем у человека и животных.

Содержание микроорганизмов в зерне является своеобразным показателем его биологической ценности, качества и безопасности. Высокое содержание мицелиальных грибов в массе зерна может косвенно свидетельствовать о наличии среди них патогенных и токсигенных видов. Поэтому при оценке качества и безопасности зерна следует обращать внимание в первую очередь на количественное содержание грибов хранения, главным образом на виды родов

Aspergillus и Penicillium.

2.2 Микробиология хлебопекарного производства

В хлебопекарном производстве микроорганизмы играют двоякую роль:

дрожжи и молочнокислые бактерии специально используются для приготовления теста, а микроорганизмы, попадающие с сырьем из внешней среды, являются вредителями. Они снижают качество сырья, вызывают нарушение хода технологического процесса и порчу готовой продукции, могут стать причиной пищевых отравлений.

44

2.2.1 Сырье и основные стадии технологического процесса

Основными видами сырья для хлебопекарного производства являются пшеничная и ржаная мука, вода, дрожжи, соль. Дополнительными компонентами сырья служат улучшители – сахар, жиры, яйца, патока, солод, ферментные препараты, молочная сыворотка, молоко, изюм, мак, орехи, варенье и различные пищевые добавки.

Технологический процесс производства хлеба всех сортов включает следующие стадии: подготовка сырья, замес теста, брожение теста, разделка,

формование, расстойка тестовых заготовок, выпечка хлеба, его охлаждение,

хранение и транспортировка.

Подготовка сырья начинается с просеивания муки и очистки ее от металлических примесей на складах. Одновременно ведут подготовку других компонентов для теста. Соль растворяют в солерастворителях, сахар – в

сахарорастворителях.

Компоненты-улучшители (молочные продукты, жиры и др.) освобождают от примесей, яйца – от скорлупы, проверяют их качество. Подготовку этих компонентов осуществляют в отдельном помещении и с помощью специальной аппаратуры. К улучшителям качества пшеничного и ржаного хлеба относят также ферментные препараты грибного происхождения. Издавна применяли солод – искусственно пророщенное зерно различных злаков, преимущественно ячменя. В

настоящее время применяют ферментные препараты, полученные с помощью мицелиальных грибов – амилоризин, содержащий амилолитические протеолитические ферменты, фосфатазу, декстриназу; амилосубтилин бактериального происхождения, образуемый сенной палочкой с комплексом амилолитических и протеолитических ферментов; мультиэнзимную композицию – смесь грибного (амилоризин) и бактериального (амило-, протосубтилин)

происхождения.

45

Дрожжи и закваски готовят в дрожжевом отделении, расположенном над тестомесильным отделением. Затем они и остальные подготовленные компоненты подаются через дозирующие устройства в тестомесильное отделение, где расположены тестомесильные аппараты.

Замес теста – важнейшая технологическая операция, от которой зависит дальнейший ход технологического процесса и качество хлеба. Под влиянием жизнедеятельности дрожжей и молочнокислых бактерий происходит сбраживание сахаров теста (опары) с образованием СО2, который придает тесту пористую структуру. Для накопления достаточного количества СО2 в полуфабрикатах необходима отлежка теста после замеса в течении 60 мин и более. Диоксид углерода в конце брожения почти полностью удаляется, но пористая структура полуфабриката сохраняется.

2.2.2 Характеристика микроорганизмов, применяемых в хлебопечении

Технология изготовления теста из пшеничной и ржаной муки и комплекс микроорганизмов, участвующих в этих процессах, различны.

Для производства пшеничного хлеба применяют прессованные и сушеные дрожжи, а также полуфабрикаты (жидкие дрожжи и жидкие пшеничные закваски),

изготовляемые на хлебозаводах. Хлебопекарные дрожжи должны быть устойчивыми к высокой концентрации соли до 4 %, сахара, должны развиваться при температуре от 28 °С до 30 °С, при оптимальном значении рН в диапазоне от 4,5 до

5, обладать высокой бродильной активностью, в частности мальтазной и зимазной.

Прессованные дрожжи применяют для производства сдобных и булочных изделий из муки высшего и первого сортов. Используют в виде дрожжевого молока с содержанием прессованных дрожжей от 500 до 600 г/л. Сушеные дрожжи предварительно размачивают в мучной суспензии и активизируют.

Жидкие дрожжи применяют для производства хлеба из пшеничной муки высшего, первого и второго сортов, ржано-пшеничного. Особенно рекомендуются,

46

если мука имеет пониженные хлебопекарные свойства, так как обладают высокой мальтазной активностью. Жидкие дрожжи готовят на хлебозаводах по следующей схеме: пшеничную муку второго сорта заваривают горячей водой, добавляют

ферментные препараты для осахаривания. Происходит гидролитическое

расщепление крахмала до мальтозы и далее до глюкозы. Осахаренную заварку

заквашивают дельбрюкковской палочкой разных штаммов: 30, 31, 30-1, 30-2,

Ленинградский-76 и оставляют при температуре от 48 °С до 52 °С. Молочнокислые бактерии размножаются, сбраживают глюкозу с образованием молочной кислоты.

Кислотность полуфабриката повышается, создаются благоприятные условия для развития дрожжей, подавляется посторонняя микрофлора. Затем добавляют

дрожжи, они размножаются, а жизнедеятельность молочнокислых бактерий

прекращается. Таким образом, жидкие дрожжи представляют собой активную культуру дрожжей, выращенных на мучной заварке, осахаренной и заквашенной

термофильными молочнокислыми бактериями. Соотношение молочнокислых

бактерий и дрожжей составляет 30:1.

Жидкие пшеничные закваски – это активная культура дрожжей, выращенных на осахаренной мучной заварке, заквашенной мезофильными молочнокислыми бактериями – гомоферментативными (палочка плантарум) или гетероферментативными (палочки бревис, ферментум). Образующиеся кислоты способствуют улучшению вкуса и аромата хлеба. Ржаной хлеб готовят на жидких и густых заквасках, которые представляют собой смеси культур дрожжей и молочнокислых бактерий. Соотношение молочнокислых бактерий и дрожжей составляет 80:1, т. е. молочнокислые бактерии более важны для созревания ржаного теста. Обычно используют смесь гомо- и гетероферментативных культур молочнокислых бактерий.

Жидкие закваски готовят на осахаренной жидкой среде из ржаной муки, в

которую вносят смесь гомо- и гетероферментативных молочнокислых бактерий и оба вида дрожжей (S. cerevisiae , S. minor). Преобладают дрожжи S. minor, которые отличаются высокой кислотоустойчивостью, но меньшей бродильной активностью.

47

Густые закваски характеризуются тем, что применяют только дрожжи

Saccharomyces minor трех штаммов 12/17, 7, Чернореченский, а также смесь из

L. plantarum и L. brevis. В заквасках и в тесте из ржаной муки дрожжи и молочнокислые бактерии составляют симбиоз и активность их возрастает, а высокая кислотность ржаного теста препятствует развитию тягучей болезни.

2.2.3 Микроорганизмы – вредители хлебопекарного производства

Источниками посторонней микрофлоры являются сырье, вода, воздух,

технологическое оборудование, тара, персонал.

Микрофлора муки состоит преимущественно из микрофлоры зерна, поэтому количественный и качественный состав микрофлоры муки зависит от степени зараженности зерна, способов помола и очистки. Общая бактериальная обсемененность составляет от 2 до 3 млн. КОЕ на 1 г, но варьирует в зависимости от содержания влаги, качества помола, продолжительности хранения и др. В

микрофлоре муки преобладает травяная палочка (Еrwinia herbicola). Это грамотрицательные неспорообразующие палочки, факультативные анаэробы. Не должно быть кокковых форм бактерий, которые развиваются при повышенной влажности муки.

В микрофлоре муки нормируется содержание спорообразующих бактерий,

особенно В. subtilis. При наличии до 200 спор на 1 г мука оценивается как высококачественная; от 200 до 400 спор – удовлетворительного качества; до 1000

спор – сомнительного качества; свыше 1000 – плохого.

В муке встречаются также молочнокислые бактерии, уксуснокислые палочки,

ложные дрожжи, споры плесневых грибов.

Микроорганизмы не развиваются, если влажность муки не превышает 14 %,

они находятся в состоянии анабиоза. При увлажнении муки микробы активизируются и вызывают порчу муки.

Виды порчи муки:

48

-прокисание, вызываемое молочнокислыми бактериями;

-прогоркание, которое вызывают плесневые грибы и некоторые бактерии,

продуцирующие протеолитические и липолитические ферменты;

-плесневение – развивается при высокой влажности муки, опасно возможностью накопления афлотоксинов;

-самосогревание, наблюдаемое при влажности муки более 20 %.

Источниками посторонней микрофлоры являются и другие виды сырья.

Наиболее опасные микроорганизмы могут попасть из яиц, в которых возможно присутствие сальмонелл. По российскому законодательству разрешается применение только куриных яиц. Яйца водоплавающих можно использовать для смазки поверхности изделий.

2.2.4 Болезни хлеба

Возбудителем тягучей болезни хлеба является сенная палочка (В. subtilis),

продуцирующая мощные амилолитические и протеолитические ферменты. Они вызывают гидролиз крахмала с образованием декстринов, а также гидролиз белков,

в результате чего мякиш становится вязким, тягучим (рисунок 2.9). Оптимальная температура развития этих бактерий от 35 °С до 40 °С, поэтому заболевание как правило возникает в теплое время года. Сенная палочка чувствительна к кислой среде и при рН от 4,8 до 4,5 не развивается.

Меры профилактики: быстрое охлаждение хлеба до 10-12 °С; подкисление теста путем добавления уксусной, пропионовой, сорбиновой кислот; введение в

закваски молочнокислых бактерий, обладающих антагонистической активностью

(ацидофильная палочка). Заболевший хлеб уничтожается.

Меловая болезнь характеризуется появлением на корке и в мякише белых сухих, похожих на растертый мел, включений, хлеб приобретает неприятный запах.

Порок вызывают термоустойчивые дрожжи.

49

Рисунок 2.9 – Тягучая болезнь хлеба

Пигментные пятна проявляются на корке и в мякише в виде пятен желтого,

красного цветов. Хлеб непригоден к употреблению. Возбудителями являются грамотрицательные пигментообразующие бактерии (чудесная, синегнойная,

флуоресцирующая палочки), которые развиваются при температуре не менее 25 °С,

повышенной влажности и малой кислотности хлеба. Для профилактики необходимо тщательное соблюдение санитарно-гигиенического режима.

Пьяный хлеб возникает при заражении муки токсинами гриба рода фузариум.

Это происходит, если зерно находится в поле при температуре от 0 °С до 5 °С. Для предотвращения порока производится проверка зерна (не допускается перезимовавшее и морозобойное зерно).

Плесневение – возникает при плотной укладке хлеба, при повышенной влажности более 70 %, при температуре от 25 °С до 30 °С (рисунок 2.10).

Споры плесневых грибов попадают из воздуха, с тары, с рук и одежды персонала. Плесени вызывают распад углеводов, белков и жиров с появлением неприятного вкуса и запаха; возможно накопление микотоксинов.

50