Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
Харківська національна академія міського господарства
| УЗГОДЖЕНО Проректор з інформаційних та інноваційних технологій ___________________ М.П. Пан «____»____________ 2011 р. | УЗГОДЖЕНО Заступник декана з методичної роботи _____________________ К.Б. Сорокіна «____»____________ 2011 р. |
О. Г. Шатровський
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
з курсу
«МІКРОБІОЛОГІЯ»
(для студентів 2 курсу денної та заочної форм навчання
за напрямом підготовки 6.140101 «Сфера обслуговування»
спеціальності «Готельно-ресторанна справа»)
Харків ХНАМГ 2011
Шатровський О. Г. Конспект лекцій з навчальної дисципліни «Мікробіологія» (для студентів 2 курсу денної та заочної форм навчання за напрямом підготовки 6.140101 ГОТ / О. Г. Шатровський; Харк. нац. акад. міськ. госп-ва; уклад.: – Х.: ХНАМГ, 2011. – 134 c.
Автор: доц. О. Г. Шатровський
Рецензент: проф., д.т.н. Ф. В. Стольберг
Рекомендовано кафедрою інженерної екології міст,
протокол № 2 від 09.09.2011 р.
ЗМІСТ
ВСТУП.. 6
МОДУЛЬ 1. МІКРООРГАНІЗМИ У ВИРОБНИЦТВІ ТА ЗБЕРІГАННІ ХАРЧОВОЇ ПРОДУКЦІЇ 7
ЗМ 1.1 ОРГАНІЗАЦІЯ ТА ЖИТТЄДІЯЛЬНІСТЬ БАКТЕРІЙ, ДРІЖДЖІВ І ПЛІСЕНЕВИХ ГРИБІВ.. 7
Лекція 1. Вступ. Історія розвитку мікробіології 7
1. Значення мікробіології в умовах сучасного виробництва й споживання. 7
2. Основні етапи розвитку мікробіології, вірусології і імунології 10
3. Перспективи розвитку мікробіології 13
Лекція 2. Особливості будови та життєдіяльності мікроорганізмів. 14
1. Об’єкти вивчення в мікробіології 14
2. Основні властивості живих організмів. 16
3. Клітинна організація мікроорганізмів. 17
4. Особливості зростання бактеріальних популяцій. 20
Лекція 3. Принципи класифікації мікроорганізмів. 22
1. Основні поняття щодо класифікації мікроорганізмів. 22
Лекція 4. Мікробіологічні процеси в промисловості 25
1. Мікробіологічна промисловість. 26
2. Промислові мікробіологічні процеси. 28
ЗМ 1.2. МІКРООРГАНІЗМИ У СИРОВИНІ ТА ГОТОВИХ ПРОДУКТАХ ХАРЧУВАННЯ.. 32
Лекція 5. Мікробіологія м’ясної сировини та продуктів соління і зберігання в холодильнику. 32
1. Осіменіння м'яса тварин мікроорганізмами. 32
2. Осіменіння м'яса птиці мікроорганізмами. 33
3. Ветеринарно-санітарні вимоги до цехів післязабійного вмісту, забою худоби і оброблення туш.. 34
4. Мікрофлора м'яса і м'ясопродуктів при холодильному зберіганні, засолі й сушці в умовах вакууму. 36
Лекція 6. Мікробіологія ковбасних виробів і м’ясних консервів: основні групи мікроорганізмів. 44
1. Осіменіння ковбасного фаршу мікроорганізмами. 45
2. Вплив решткової мікрофлори на якість ковбасних виробів при зберіганні 45
3. Санітарно-гігієнічні вимоги при виробництві ковбасних виробів. 47
4. Джерела мікрофлори консервованих продуктів. 48
5. Вплив решткової мікрофлори на якість консервів. 49
6. Санітарно-гігієнічні вимоги до виробництва консервів. 52
Лекція 7. Мікробіологія яєць та яйцепродуктів. 53
1. Осіменіння яєць мікроорганізмами. 54
2. Розвиток мікроорганізмів в яйці при зберіганні 55
3. Мікрофлора яйцепродуктів. 57
4. Санітарно-гігієнічні вимоги при виробництві яєць і яйцепродуктів. 59
Лекція 8. Мікробіологія молока та молочних продуктів. 59
1. Мікробіологія молока. 60
2. Псування жирів. 62
3. Псування масла. 63
Лекція 9. Мікробіологія зерна та хлібобулочних виробів. 64
1. Мікробіологія зерна. 65
2. Мікробіологія сировини. 66
3. Мікробіологія готового хлібу. 67
Лекція 10. Мікробіологія плодів і овочів. 68
1. Класифікація овочевих культур. 68
2. Класифікація мікроорганізмів плодів і овочів. 69
3. Хвороби плодів і овочів, що викликаються мікроорганізмами. 70
4. Класифікація хвороб плодів і овочів. 74
5. Зовнішні ознаки захворювань. 74
6. Мікробіологія квашених (солоних, мочених) овочів і плодів. 75
ЗМ 1.3. МІКРООРГАНІЗМИ У ВИРОБНИЦТВІ ХАРЧОВОЇ ПРОДУКЦІЇ 76
Лекція 11. Мікроорганізми у виробництві сиру. 76
1. Технологія виробництва сиру. 76
2. Особливості виробництва основних різновидів сиру. 78
3. Джерела надходження мікрофлори в сир. 86
Лекція 12. Мікроорганізми у виробництві пива. 88
1. Етапи виробництва пива. 88
2. Зачаття пива. 90
3. Затирання. 91
4. Фільтрування затору. 92
5. Кип'ятіння сусла з хмелем. 93
6. Освітлювання пивного сусла. 93
7. Охолоджування сусла. 93
8. Бродіння. 94
9. Останні технологічні етапи. 94
Лекція 13. Мікроорганізми у виробництві вина. 94
1. Загальні відомості про виноробство. 95
2. Класифікація вин за кольором, призначенням, способом приготування і складом 97
3. Характеристики типів вин. 98
4. Обробка мезги. 99
5. Освітлювання і обробка сусла. 100
6. Бродіння сусла. 100
7. Бродіння мезги. 101
8. Підброджування сусла і мезги. 102
9. Спиртування сусла і мезги. 103
10. Переробка відходів виноробства. 104
Лекція 14. Мікроорганізми у виробництві м’ясних продуктів. 105
1. Ризики потрапляння мікроорганізмів до продукту на різних етапах виробництва 105
2. Зміна мікрофлори фаршу при виробленні варених і напівкопчених ковбасних виробів 106
3. Зміна мікрофлори фаршу при виробленні копчених ковбас. 108
4. Ризики потрапляння мікроорганізмів до продукту на різних етапах виробництва м’ясних консервів. 111
Лекція 15. Основи утворення тіста, випечених напівфабрикатів і виробів. 114
1. Основи технології хлібопечення. 114
2. Вимоги до компонентів тіста. 117
3. Особливості технології випічки житнього хліба. 123
4. Вимоги до дотримання умов виробництва при отриманні чорного хліба. 126
Лекція 16. Біотехнології – виробництво майбутнього. 127
1. Субстрати для культивування мікроорганізмів з метою отримання білка 127
2. Технологія отримання мікробних ліпідів. 130
3. Мікроорганізми – продуценти ліпідів. 131
4. Живильне середовище для отримання ліпідів. 132
Література: 133
ВСТУП
Викладання мікробіології для студентів гуманітарних спеціальностей стикається з певними труднощами. Адже біологічні знання, отримані в межах середньої освіти, недостатні для розуміння значення мікроорганізмів у житті та діяльності людини. Нетямущий в мікробіології бачить практичне значення мікроорганізмів насамперед у шкоді, яку вони заподіюють людині, тваринам і рослинам. Цими хвороботворними (патогенними) мікроорганізмами і їх специфічними особливостями займаються такі науки, як медична і ветеринарна мікробіологія, а також фітопатологія. Хоча мікроорганізми і в інших сферах природи, і в промисловості виступають інколи в ролі шкідників, – їхня роль як корисних організмів істотно переважає. Вони вже давно завоювали собі почесне місце в домашньому господарстві, а в промисловості вони абсолютно необхідні. Їх використовують в самих різних галузях від первинної переробки сільськогосподарських продуктів до каталізу складних етапів хімічних синтезів.
Останнім часом значного розвитку набула біотехнологія, побудована на мікробіологічних знаннях, і цьому напряму передрікають велике майбутнє. На жаль, інформація про досягнення в галузі сучасної мікробіологічної промисловості не є досить популярною серед студентів не природничих спеціальностей. Щоб подолати ці негаразди (а також – звичайно, щоб надати студентам знання, передбачені міністерським стандартом) – ми і видали цей конспект. Сподіваємось, він допоможе студентам, які будуть у своїй подальшій професійній діяльності в галузі ресторанної справи стикатися з мікроорганізмами, розібратись у їхньому значенні для життя людини і виробництва харчових продуктів.
МОДУЛЬ 1. МІКРООРГАНІЗМИ У ВИРОБНИЦТВІ ТА ЗБЕРІГАННІ ХАРЧОВОЇ ПРОДУКЦІЇ
ЗМ 1.1 ОРГАНІЗАЦІЯ ТА ЖИТТЄДІЯЛЬНІСТЬ БАКТЕРІЙ, ДРІЖДЖІВ І ПЛІСЕНЕВИХ ГРИБІВ
Лекція 1. Вступ. Історія розвитку мікробіології
Питання лекції:
1. Значення мікробіології в умовах сучасного виробництва й споживання.
2. Основні етапи розвитку мікробіології, вірусології і імунології.
3. Перспективи розвитку мікробіології.
Період відкриття антибіотиків
У 1929 р. А. Флемінг відкрив пеніцилін і почалася ера антибіотикотерапії, що привела до революційного прогресу медицини. Надалі з'ясувалося, що мікроби пристосовуються до антибіотиків, а вивчення механізмів лікарської стійкості привело до відкриття другого – позахромосомного (плазмідного) геному бактерій.
Вивчення плазмідів показало, що вони є ще більш просто збудованими організмами, ніж віруси, і у відзнаці від бактеріофагів не шкодять бактеріям, а наділяють їх додатковими біологічними властивостями. Відкриття плазмідів істотно доповнило уявлення про форми існування життя і можливі шляхи її еволюції.
Лекція 2. Особливості будови та життєдіяльності мікроорганізмів
Питання лекції:
1. Об’єкти вивчення в мікробіології.
2. Основні властивості живих організмів.
3. Клітинна організація мікроорганізмів.
4. Особливості зростання бактеріальних популяцій.
Основні властивості живих організмів
Усім живим організмам – і мікроорганізмам, і рослинам, і тваринам, включаючи людину – притаманні властивості, що відрізняють їх від об’єктів неживої природи. Розглянемо деякі з них, що є найголовнішими для розуміння життєдіяльності мікроорганізмів та їхньої дії в процесі виробництва харчових продуктів та на людський організм – як збудників захворювань.
Характерний хімічний склад
Хоча живі істоти складаються з тих самих атомів, що і нежива природа, ці елементи утворюють в організмі складні молекули, що не зустрічаються в неживій природі. До них відносяться: нуклеїнові кислоти (носії спадкової інформації), білки, або протеїни (структурні елементи протоплазми і активні речовини, – зокрема, ферменти), жири (запасні живильні речовини), липоїди (наприклад, стероїдні гормони), вуглеводи. Білків в організмі за масою більше, ніж решти органічних речовин, вони складають до 50-70% його сухої маси. Біологічно активні речовини в організмі тимчасово або постійно розчинені у воді, але можуть і відкладатися в нерозчиненому вигляді. Вода служить також середовищем для неорганічних електролітів (солей). Живі істоти містять 60-80% води.
Лекція 3. Принципи класифікації мікроорганізмів
Питання лекції:
1. Основні поняття щодо класифікації мікроорганізмів.
2. Основи класифікації бактерій.
Лекція 4. Мікробіологічні процеси в промисловості
Питання лекції:
1. Мікробіологічна промисловість:
а) створення середовища,
б) стерилізація,
в) отримання культури,
г) зростання в промисловому ферментері (біореакторі),
д) виділення і очищення продуктів,
е) переробка і ліквідація відходів ферментації.
2. Промислові мікробіологічні процеси:
а) вирощування мікробної біомаси;
б) отримання продуктів метаболізму мікроорганізмів;
в) отримання ферментів мікробного походження;
г) отримання рекомбінантних продуктів;
д) біотрансформація речовин.
ЗМ 1.2. МІКРООРГАНІЗМИ У СИРОВИНІ ТА ГОТОВИХ ПРОДУКТАХ ХАРЧУВАННЯ
Мікрофлора м'яса і м'ясопродуктів при холодильному зберіганні, засолі й сушці в умовах вакууму
М'ясо і м'ясопродукти є хорошою живильною середою для розвитку мікроорганізмів. Тому з метою збереження якості м'яса і м'ясопродуктів їх піддають засолу, холодильному зберіганню і іншим видам консервації.
А) зміна мікрофлори м'яса при холодильному зберіганні
В процесі холодильного зберігання залежно від температурних режимів зберігання охолодженого і мороженого м'яса відбуваються неоднакові зміни кількісного і групового складу мікрофлори, розмноження якої може зумовити псування продукту.
Мікрофлора охолодженого м'яса.Мікрофлора м'яса, що поступає на зберігання в камери охолоджування, різноманітна за складом і зазвичай представлена мезофілами, термофілами і психрофілами, – тобто мікроорганізмами, що мають неоднакові температурні межі зростання.
До кінця охолоджування в глибоких шарах м'яса температура повинна досягати 0-4°С. Отже, на охолодженому м'ясі в процесі зберігання можуть розвиватися тільки ті мікроорганізми, які мають найбільш низькі температурні межі зростання і розмноження, тобто психрофільні.
Термофільні і більшість мезофільних мікроорганізмів, які не розвиваються при температурах, близьких до 0°С, після охолоджування м'яса повністю припиняють свою життєдіяльність, переходячи в анабіоз. В процесі подальшого зберігання продукту ці мікроорганізми поступово відмирають і, отже, їх кількість зменшується. Але деякі патогенні і токсигенні бактерії з групи мезофілів (сальмонели, токсигенні стафілококи та ін.) тривалий час зберігають життєздатність при низьких температурах і не відмирають при зберіганні охолодженого м'яса.
Чим нижче ступінь осіменіння м'яса, тим більше тривалою буде затримка зростання мікроорганізмів, що знаходяться на ній. При дотриманні встановленого вологотемпературного режиму (відносна вологість 85-90 %, температура повітря від -1 до +1 °С) на охолодженому м'ясі, отриманому в результаті забою здорових, відпочилих тварин з дотриманням всіх основних санітарних правил і що має зазвичай незначне мікробне обсіменіння, розмноження мікроорганізмів затримується на 3-5 днів і більш. При високому ступені забруднення м'яса мікроорганізмами фаза затримки зростання мікроорганізмів скорочується до однієї доби, а інколи складає всього декілька годин.
На охолодженому м'ясі в умовах аеробного зберігання розмножуються неспоротворні грамнегативні бактерії роду псевдомонас і ахромобактер, а також цвілеві гриби і дріжджі аеробів, переважно родів родоторула (Rhodotorula) і торулопсис. Активність розвитку тієї або іншої групи цих психрофільних мікроорганізмів залежить від вологотемпературного режиму зберігання м'яса.
В умовах, несприятливих для розвитку психрофільних бактерій (знижена вологість і нижча температура зберігання) аеробів, спостерігається активне зростання цвілевих грибів і дріжджів аеробів, які мають нижчі температурні межі зростання і менш вимогливі до вологості.
Якщо при зберіганні охолодженого м'яса в процесі холодильної обробки застосовують додаткові засоби (часткову заміну повітря діоксидом вуглецю, повну заміну повітря азотом, вакуумну упаковку), то створюються умови, несприятливі для розвитку мікроорганізмів-аеробів. У таких умовах зберігання активно розмножуються психрофільні мікроаерофільні і факультативно-анаеробні лактобацили і мікробактерії, а також факультативно-анаеробні грамнегативні бактерії роду аеромонас (Aeromonas), здатні розвиватися в анаеробних умовах.
При активному розмноженні мікроорганізмів у результаті їх життєдіяльності в кінці стаціонарної фази може настати псування охолодженого м'яса.
Мікрофлора мороженого м'яса.Під час заморожування м'яса відмирає значна кількість мікроорганізмів, що містяться в охолодженому м'ясі. Окрім низької температури на мікроорганізми згубно діють висока концентрація розчинених в продукті речовин і знижена вологість, вимерзання води, що створюються в результаті, зміна білків, що містяться в клітинах, і механічна дія льоду, що утворюється поза клітиною, а при швидкому заморожуванні – і усередині клітини.
Мікроорганізми відмирають як в процесі заморожування м'яса, так і в процесі його подальшого зберігання в замороженому стані. Відмирання мікроорганізмів під час заморожування знаходиться в прямій залежності від швидкості і ступеня пониження температури. Чим нижче температура (-18...-20 °С) і вище швидкість заморожування, тим більше гине мікроорганізмів. При повільному неглибокому заморожуванні до температури не нижче -10...-12°С мікроорганізмів відмирає значно менше.
Серед неспоротвірних бактерій ентерококи (фекальні стрептококи) і стафілококи стійкіші до заморожування, ніж, наприклад, такі, як паличка протея і кишкова паличка. Найбільш стійкі до дії низьких температур – цвілеві гриби і дріжджі. Більшість цвілевих грибів і дріжджів на мороженому м'ясі при -18°С не гинуть протягом 3 років. При -15...-20°С токсигенні стафілококи зберігають життєздатність на мороженому м'ясі до 30 днів, а сальмонелли – до 6 місяців і більш. При -20°С вміст кишкової палички зменшується тільки через 6 міс., а ентерококів залишається практично постійним протягом 9 міс. зберігання морожених продуктів. При зберіганні м'яса нижче -10°С психрофіли, як і мезофільні мікроорганізми, не розмножуються, а частково відмирають. Відповідно до цього по технологічній інструкції морожене м'ясо рекомендується зберігати при -12°С і нижче, що дозволяє зберігати його практично необмежений час без ознак псування.
При температурах, близьких до -10°С (-5...-10°С), розмножується цвіль гроноподібна і тамнідіум; при температурах біля -5°С і вище – цвіль гроноподібна і головчаста. Деякі дріжджі також зростають на м'ясі при температурі біля -5°С. При -3°С і вище на мороженому м'ясі інколи розмножуються окремі види бактерій. Розвиваючись на мороженому продукті при температурах вище -10°С, мікроорганізми можуть зумовити під час тривалого зберігання його псування.
Мікроорганізми, що вижили в процесі зберігання мороженого м'яса, при його відтаванні зачинають розмножуватися, оскільки відбуваються виділення м'язового соку і зволоження поверхні, тобто створюються сприятливі умови. Якщо розморожування проводять при підвищеній температурі (20-25°С), то на той час, коли відтануть глибинні ділянки м'язової тканини, на поверхні туші відбувається інтенсивне розмноження мікробів. При повільному розморожуванні (низькій плюсовій температурі 1-8°С) мікроорганізми розмножуються на поверхні м'ясних туш менш активно.
Б) зміна мікрофлори м'яса і м'ясопродуктів при засолі.
Засол – це спосіб консервації і технологічна операція в ковбасному виробництві, в результаті якої м'ясопродукти набувають характерних запах, смак і забарвлення.
При засолі під впливом високої концентрації хлориду натрію, зниженої температури і антагоністичних взаємин мікроорганізмів різних видів різко змінюється кількісний і груповий склад мікрофлори м'яса. Найбільш істотні зміни обумовлені дією хлориду натрію.
У м'ясі і розсолі можуть міститися мікроорганізми, що мають різну чутливість до хлориду натрію:
- несолелюбні (негалофільні), які розмножуються тільки при 1-2% і повністю припиняють свій розвиток при 6-10% солі. До цієї групи відносять багато неспоротвірних грамнегативних гнильних бактерій, багато патогенних і токсигенних мікроорганізмів;
- солестійкі (солетолерантні) добре розмножуються при невеликих концентраціях (1-2%), дають слабке зростання в середовищі, що містить до 6-8% хлориду натрію, і тривалий час зберігають життєздатність при високих його концентраціях. До них відносять багато гнильних бацил аеробів, анаеробні клостридії, коки, деякі, молочнокислі і патогенні бактерії;
- солелюбні (галофіли) бувають двох типів: облігатні і факультативні. Облігатні розмножуються тільки при високих концентраціях солі (від 12% і вище) і зовсім не зростають на середовищі з низьким вмістом хлориду натрію. Факультативні зростають досить добре як при високих концентраціях, так і у присутності 1-2% солі. Галофіламі є багато з цвілевих грибів, деякі дріжджі, багато пігментних мікрококів, деякі пігментні паличкоподібні бактерії та ін.
Оскільки значна частина мікроорганізмів, що містяться в розсолі, здатна розмножуватися при високих концентраціях хлориду натрію, засол слід проводити при зниженій температурі (не вище 3-5°С). В цьому випадку забезпечується придушення життєдіяльності мікроорганізмів.
Хлорид натрію характеризується в основному бактеріостатичною, а не бактерицидною дією. Тому багато мікроорганізмів, не здатних розмножуватися при високих концентраціях хлориду натрію, зберігають свою життєздатність в умовах засолу тривалий час. Можуть виживати деякі патогенні бактерії, що потрапляють в розсіл при засолі м'яса хворих тварин. Наприклад, листерії виживають в 24%-ных розсолах більше року, збудник бешихи свиней і сальмонели – кілька місяців. Бруцели зберігають свою життєздатність при засолі до двох місяців. Отже, засол не є надійним способом знешкодження м'яса, отриманого від хворих тварин. Для засолу необхідно використовувати тільки м'ясо від здорових, відпочилих перед забоєм тварин, благополучне в санітарному відношенні.
У розсолах і солонині виявляють різні галофільні і солестійкі мікрококи, солестійкі штами бактерій з родів псевдомонас і ахромобактер, солестійкі молочнокислі бактерії, кишкову паличку, ентерококи і грампозитивні бацили аеробів. Всі ці мікроорганізми складають основну мікрофлору розсолів і солоних м'ясопродуктів. Крім того, в розсолах інколи виявляють представників родів лейконосток (Leuconostoc), вібріо (Vibrio), спіріллум (Spirillum) і протеус; анаеробні клостридії, дріжджі і цвілеві гриби. У доброякісних розсолах і солонині зазвичай переважають мікрококи, молочнокислі бактерії і деякі види неспоротвірних грамнегативних паличок.
Велику кількість лактобацил і мікрококів – активних антагоністів гнильних мікробів – виявляють в старих виробничих розсолах хорошої якості. Стійкість таких розсолів в значній мірі обумовлена активним розмноженням цих мікроорганізмів і наявністю певної біологічної рівноваги в біоценозі розсолу. Пригнічуючи розвиток гнильних бактерій, мікроби-антагоністи обережуть продукти від псування в процесі засолу. Таким чином, мікробний антагонізм поряд з дією кухонної солі, зниженою температурою – також є одним з важливих консервувальних чинників, що діють на мікроорганізми при засолі м'яса і забезпечують зміну мікробіологічних процесів.
При псуванні розсолу змінюються запах (замість ароматного і чистого – затхлий, гнильний або кислуватий і т. д.) і смак (згірклий, кислий). У недоброякісному розсолі відбувається сильне помутніння і випадають пластівці, утворюються стійка піна і поверхнева плівка, змінюється колір (від брунатного до червоно-бурого або зеленуватого при закисанні). У недоброякісної солонини змінюється колір від рожевого або темно-червоного до сіро-зеленого або брунатного, консистенція продукту в'яла і рихла, запах неприємний, гнильний, м'ясний сік каламутний. Жир у такої солонини маститься, із згірклим запахом, темно-жовтого або брудно-сірого кольору.
Збудниками псування розсолів і м'ясопродуктів найчастіше є бактерії родів ахромобактер, спіріллум, вібріо, інколи – лактобацили, мікрококи, бактерії роду лейконосток, ентерококи і цвіль. Окрім цих мікроорганізмів в початковій стадії псування розсолів в них виявляють в невеликих кількостях бактерії групи кишкових паличок, роду протеус, стрептококи, анаеробні клостридії і бацили аеробів, які, хоча і не здатні активно розмножуватися при засолі унаслідок підвищеної чутливості до високих концентрацій солі, проте також можуть брати участь в процесі псування розсолів.
Розсоли, вживані для засолу м'ясопродуктів, не повинні містити сальмонелл і інших патогенних мікроорганізмів, оскільки багато патогенних бактерій, у тому числі сальмонелли, володіють значною стійкістю до хлориду натрію. У шприцевальних розсолах мають бути відсутніми анаеробні клостридії і бацили аеробів. Наявність ентерококів допускається тільки в дуже незначних кількостях (більш ніж в 50 мл), оскільки вони можуть зумовляти закисання розсолів і м'ясопродуктів. У заливальних розсолах після прогрівання при 100°С протягом 5 хвилин ентерококи не повинні міститися в 500 мл, а спори анаеробних клостридій і бацил аеробів – в 50 мл розсолу.
Солоні м'ясопродукти з незначними ознаками псування після зачистки направляють на негайну промислову переробку, а при значному ураженні – на технічну утилізацію.
В) зміна мікрофлори м'яса і м'ясопродуктів при сушці в умовах вакууму
Сушка в умовах вакууму є одним з методів консервації харчових продуктів. При герметичній упаковці висушені продукти можна зберігати протягом декількох років в нерегульованих температурних умовах. Розроблено два способи обезводнення (сушки) харчових продуктів в умовах вакууму: сушка сублімаційна і сушка в рідкому теплопровідному середовищі. У промисловості широко використовують сублімаційну сушку.
При сублімаційній сушці м'ясо і м'ясопродукти в умовах вакууму піддаються попередньому швидкому заморожуванню до температури -30°С. Після заморожування їх сушать – видаляють вологу з продукту при низькій температурі (не вище -15...-20°С) в умовах вакууму. Вода, що знаходиться в продукті при низькій температурі у вигляді льоду, переходить з твердого агрегатного стану в пароподібний, минувши рідку фазу. При цьому видаляється 75-90% вологи (вся вільна вода і частка зв'язаної). Частину найбільш міцно зв'язаної води, що залишилася, видаляють під час досушування при позитивних температурах продукту (40-80°С). Оскільки в процесі сушки в умовах вакууму поєднуються заморожування і висушування, на мікроорганізми, що знаходяться в консервованому продукті, несприятливо впливають багато чинників: низька температура заморожування, висока концентрація солей, що створюється при замерзанні води, механічна дія кристалів льоду, що утворюються, обезводнення продукту і частково підвищена температура в період досушування. Вплив усіх цих чинників може виявитися згубним для деяких мікроорганізмів. Тому сушка в умовах вакууму приводить до значного зменшення мікробного осіменіння консервованих м'ясопродуктів. Після попереднього заморожування кількість життєздатних мікробних клітин знижується приблизно в 2-6 разів. В процесі сушки відбувається подальше відмирання частки мікроорганізмів, і після висушування КУО (КУО – кількість одиниць, що утворилися: мікробне число, тобто спільна кількість аеробних і факультативно-анаеробних бактерій в 1 г) зменшується в 10-20 разів порівняно з мікробним осіменінням початкового охолодженого продукту до консервації. Але не дивлячись на те, що значна частка мікроорганізмів гине в процесі заморожування і подальшого висушування, загальне мікробне осіменіння (мікробне число) висушених м'ясопродуктів інколи залишається досить високим і складає в середньому 103-106 мікробних клітин в 1 г.
Основну масу решткової мікрофлори (мікроорганізмів, що вижили в процесі сушки) м'ясопродуктів сублімаційної сушки складають найбільш стійкі до сублімації споротвірні бактерії – анаеробні клостридії (до 40% решткової мікрофлори) і бацили аеробів (20-22% решткової мікрофлори). Окрім цих мікроорганізмів в м'ясопродуктах, зневоднених в умовах вакууму, постійно присутні мікрококи, стафілококи, молочнокислі бактерії, дріжджі. В окремих випадках виявляють наявність в невеликих кількостях (десятки, сотні мікробних клітин в 1 г) кишкових паличок роду эшеріхія, бактерій роду протеус, сальмонелл і інших бактерій.
При подальшому зберіганні герметично упакованих м'ясопродуктів сублімаційної сушки спостерігається подальше відмирання частки мікробів із решткової мікрофлори. Найінтенсивніше воно відбувається в перші 4-6 місяці зберігання, а потім швидкість відмирання мікробів різко знижується. При неправильному зберіганні продуктів сублімаційної сушки в умовах підвищеної вологості повітря в них відбувається інтенсивне розмноження мікробних клітин, що зберегли життєздатність, і кількість мікроорганізмів через 24 години збільшується в 10 разів і більше.
Г) види псування м'яса
При порушенні режимів і термінів холодильного зберігання м'яса в результаті розмноження мікроорганізмів може змінюватися його якість, що приводить до псування продукту. Розрізняють кілька видів псування охолодженого, мороженого і розмороженого м'яса: ослизнення, гниття, кисле (кислотне) бродіння, пігментація (поява пігментних плям), свічення і пліснявіння.
Ослизнення.Воно зазвичай спостерігається в початковий період зберігання охолодженого м'яса. На поверхні м'ясних туш з'являється суцільний слизистий наліт, що складається з різних бактерій, дріжджів, інколи і інших мікроорганізмів. Основні збудники ослизнення – аероби психрофільні грамнегативні бактерії, найчастіше – з роду псевдомонас.
Окрім цих мікроорганізмів на поверхні м'яса розмножуються і беруть участь в утворенні ослизнення дріжджі аеробів. В разі зберігання м'яса при температурі -5°С розмножуються мікрококи, стрептококи, актиноміцети, деякі гнильні бактерії і інші мезофільні мікроорганізми, що мають найбільш низьку мінімальну температуру зростання. В разі зберігання м'яса в анаеробних умовах ослизнення можуть викликати психрофільні лактобацили, мікробактерії роду аеромонас.
При ослизненні м'ясо зачищають, видаляючи змінені ділянки, і за відсутності відхилень за показниками свіжості негайно використовують на промислову переробку. В разі зміни свіжості м'ясо досліджують в лабораторії і використовують залежно від отриманих результатів.
Гниття.При зберіганні м'яса з ознаками ослизнення відбувається подальше його псування – гниття. При температурі зберігання біля 0°С гниття в основному обумовлюється життєдіяльністю психрофільних бактерій, частіше за усіх – роду псевдомонас. При підвищених температурах зберігання гниття м'яса викликають мезофільні гнильні мікроорганізми: неспоротвірні бактерії – паличка звичайного протея (Proteus vulgaris) і дивна паличка (Serratia marcescens), сінна паличка (Вас. subtilis), картопляна паличка (Вас. mesentericus), грибоподібна паличка (Вас. mycoides) і інші бацили аеробів; анаеробні клостридії – паличка спорогенес (Cl. sporogenes), паличка путріфікус (Cl. putrificus) і паличка перфрінгенс (Cl. perfringens).
Гниття може відбуватися як в умовах аеробних, так і в анаеробних. В процесі гниття під впливом протеолітичних ферментів гнильних бактерій здійснюється поступовий розпад білків м'яса з утворенням неорганічних кінцевих продуктів – аміаку, сірководню, діоксиду вуглецю, води і гіпофосфатів (при аеробному процесі) – або, крім того, з накопиченням великої кількості органічних речовин, що утворюються в результаті неповного окислення продуктів дезамінування амінокислот – індолу, скатолу, масляної та інших органічних кислот, спиртів, амінів (при анаеробному процесі). Багато хто з продуктів розпаду білків (індол, скатол, сірководень, аміак, масляна кислота) додає м'ясу неприємний, гнильний запах. При цьому поверхня м'яса набуває сірого або сірувато-зеленого забарвлення, розм'якшується. Знижується пружність м'язової тканини, змінюється запах м'яса. Надалі гнильні бактерії проникають в товщу м'яса і викликають розпад м'язової тканини. Реакція м'яса поступово переходить із слабокислої в лужну унаслідок утворення аміаку і інших сполук.
Анаеробне гниття м'яса зачинається в глибині м'язової тканини. Воно викликається анаеробними і факультативно-анаеробними бактеріями, найчастіше проникаючими в м'ясо з кишкового тракту ендогенним шляхом. При анаеробному гнитті спостерігаються такі ж зміни кольору, консистенції і інших органолептичних показників м'яса, як при процесі аероба гнильного розпаду, які супроводжуються ще більш неприємним, смердючим запахом, оскільки при цьому утворюється значно більша кількість речовин, які тхнуть. У звичайних умовах при гнитті м'яса найчастіше одночасно відбуваються як анаеробні, так і аероби процеси.
М'ясо з ознаками гниття непридатне для харчових цілей і підлягає технічній утилізації, оскільки містить багато отруйних речовин.
Кисле бродіння.Інколи м'ясо піддається кислому бродінню, яке супроводжується появою неприємного, кислого запаху або зеленувато-сірого забарвлення на розрізі і розм'якшенням м'язової тканини. Збудниками цього виду псування є психрофільні лактобацили, мікробактерії і дріжджі, які здатні розвиватися в глибині м'язової тканини, де створюється низька концентрація кисню. Ці мікроорганізми, розмножуючись в продукті, ферментують вуглеводи м'язової тканини з виділенням органічних кислот.
До процесу кислого бродіння може приєднатися процес гниття, тому м'ясо з названими ознаками можна використовувати на підставі результатів лабораторного дослідження.
Пігментація.На поверхні м'яса унаслідок розмноження і утворення колоній мікроорганізмів, що створюють пігменти, з'являються забарвлені плями. Збудники пігментації – флуоресціююча паличка (B. fluorescens), синєгнійна паличка (B. руосуаnеа), дивна паличка (Serratia marcescens) і інші аеробyі бактерії, різні сарцини, пігментні дріжджі, частіше за всіх – з роду Torula.
За відсутності відхилень в показниках свіжості м'ясо після видалення пігментних плям направляють на негайну промислову переробку.
Свічення.Цей вид псування виникає в результаті розмноження на поверхні м'ясної туші фотогенних (що світяться) бактерій, які володіють здатністю свічення – фосфоресценцією. Свічення обумовлене наявністю в клітинах бактерій фотогенної речовини (люциферина), яка окислюється киснем за участю ферменту люциферази, що світяться. Фотогенні бактерії є облігатними аеробами і володіють психрофільністю. До групи фотобактерій відносять різні неспоротвірні грамнегативні і грампозитивні палички, коки і вібріони. Типовий представник фотогенних бактерій – фотобактеріум фосфореум (Photobact. phosphoreum) – рухлива кокоподібна паличка. Більшість бактерій, що світяться, містяться в морській воді і на тілі мешканців моря, у тому числі – на рибі. Тому ці мікроорганізми часто потрапляють на м'ясо при його зберіганні разом з рибою. Фотогенні бактерії добре розмножуються на рибі і м'ясі, але не викликають змін їх запаху, консистенції і інших органолептичних показників.
Після зачистки уражених ділянок м'ясо з ознаками свічення направляють на негайну промислову переробку.
Пліснявіння.При дотриманні встановленого вологотемпературного режиму зберігання пліснявіння охолодженого м'яса спостерігається рідко, оскільки розвиток збудників цього виду псування – цвілевих грибів – зазвичай пригнічується активно зростаючими психрофільними бактеріями аеробів. Воно відбувається тільки у випадках зберігання охолодженого м'яса при нижчій температурі і в умовах зниженої вологості, оскільки цвілеві гриби менш вимогливі до вологості і мають нижчі температурні межі зростання, ніж бактерії аеробів.
Збудниками пліснявіння мороженого м'яса найчастіше є цвіль родів тамнідіум (Thamnidium), ризопус (Rhizopus) і кладоспоріум (Cladosporium), які мають найбільш низьку мінімальну температуру зростання і активно розмножуються в умовах холодильного зберіганнями -5...-10°С, – коли зростання інших цвілевих грибів припиняється або сильно затримується. Цвіль – мікроорганізми аеробів, – і розвиваються, як правило, на поверхні м'ясної туші, найактивніше на ділянках, де інтенсивніше рух повітря. На розвиток цих мікроорганізмів впливає підвищена вологість, тому часто їх зростання спостерігається на більш зволожених ділянках (пахові складки, внутрішні поверхні ребер та ін.). Розвиваючись на м'ясі, цвілі зумовлюють зменшення кількості азотистих речовин, підвищення лужності, розпад білків і жиру. М'ясо набуває затхлий запах.
При пліснявінні з ураженням тільки поверхневих шарів після зачистки м'ясо можна використовувати для промислової переробки. При ураженні глибоких шарів і зміні органолептичних показників м'ясо направляють на технічну утилізацію.
Лекція 6. Мікробіологія ковбасних виробів і м’ясних консервів: основні групи мікроорганізмів
1. Осіменіння ковбасного фаршу мікроорганізмами.
2. Вплив решткової мікрофлори на якість ковбасних виробів при зберіганні.
3. Санітарно-гігієнічні вимоги при виробництві ковбасних виробів.
4. Джерела мікрофлори консервованих продуктів.
5. Вплив решткової мікрофлори на якість консервів.
6. Санітарно-гігієнічні вимоги до виробництва консервів.
В процесі приготування ковбасних виробів ковбасний фарш обсіменяється мікроорганізмами, що потрапляють в нього з різних джерел. Ступінь початкового мікробного осіменіння ковбасного фаршу залежить від санітарно-гігієнічних умов виробництва і дотримання технологічних режимів.
Через відмінності технологічних процесів вироблення варених і копчених ковбасних виробів, склад мікрофлори цих продуктів змінюється неоднаково. При порушенні термінів і режимів зберігання готових ковбасних виробів в результаті мікробіологічних процесів, що протікають в них, може погіршуватися їх якість.
Лекція 7. Мікробіологія яєць та яйцепродуктів
Питання лекції:
1. Осіменіння яєць мікроорганізмами.
2. Розвиток мікроорганізмів в яйці при зберіганні.
3. Мікрофлора яйцепродуктів.
4. Санітарно-гігієнічні вимоги при виробництві яєць і яйцепродуктів.
Яйце птиці являє складний біологічний комплекс, в який входять всі необхідні для життя організму живильні і біологічно активні речовини, ув’язнені в захисні оболонки.
При зберіганні яєць мікроорганізми, що потрапили в них, можуть розмножуватися і зумовлювати їхнє псування. Для тривалого збереження якості яйцепродукти консервують заморожуванням або висушуванням. При підготовці яйцепродуктів до консервації в них потрапляють мікроорганізми з різних джерел зовнішнього середовища. В процесі заморожування і сушки і подальшого зберігання змінюється склад мікрофлори яйцепродуктів.
Лекція 8. Мікробіологія молока та молочних продуктів
Питання лекції:
1. Мікробіологія молока:
а) мікробіологія сировини;
б) мікробіологія згущеного і сухого молока;
в) мікробіологія кисломолочних продуктів;
г) мікробіологія сирів.
2. Псування жирів.
3. Псування масла.
Псування жирів
Продукти, що містять жири, як правило, містять. ту або іншу мікрофлору (бактерії, дріжджі, цвілеві гриби). У тваринних жирах і маслі коров'ячому мікроби знаходять досить вологи, деяку кількість білкових речовин і вуглеводів. Дуже різноманітна мікрофлора солодковершкового масла. Вона представлена десятками і сотнями тисяч гнильних молочнокислих, протеолітичних, жиророзщеплювальних бактерій. У кисломолочному маслі загальна кількість мікроорганізмів ще вища, але в ньому переважають молочнокислі і ароматотворні коки і палички, що потрапляють зі сквашених вершків. В деяких випадках загальна кількість бактерій в 1 г може досягати мільйонів клітин. Ця мікрофлора спільно з типовими збудниками псування жирів здатна викликати в жирах прогіркання (жиророзщеплювальні бактерії), надавати їм гіркого смаку (гнильні бактерії) і викликати інші пороки. Жири з малим вмістом вологи (топлені, рослинні) відрізняються високою стійкістю до дії мікроорганізмів.
Лекція 10. Мікробіологія плодів і овочів
Питання лекції:
1. Класифікація овочевих культур.
2. Класифікація мікроорганізмів плодів і овочів.
3. Хвороби плодів і овочів, що викликаються мікроорганізмами.
4. Класифікація хвороб плодів і овочів.
5. Зовнішні ознаки захворювань.
6. Мікробіологія квашених (солоних, мочених) овочів і плодів.
ЗМ 1.3. МІКРООРГАНІЗМИ У ВИРОБНИЦТВІ ХАРЧОВОЇ ПРОДУКЦІЇ
Лекція 11. Мікроорганізми у виробництві сиру
Питання лекції:
1. Технологія виробництва сиру.
2. Особливості виробництва основних різновидів сиру.
3. Джерела надходження мікрофлори в сир.
Лекція 12. Мікроорганізми у виробництві пива
Питання лекції:
1. Етапи виробництва пива.
2. Зачаття пива.
3. Затирання.
4. Фільтрування затору.
5. Кип'ятіння сусла з хмелем.
6. Освітлювання пивного сусла.
7. Охолоджування сусла.
8. Бродіння.
9. Останні технологічні етапи.
Фільтрування затору
Після оцукрювання затору його розділяють на дві фази: рідку, або пивне сусло, і тверду – пивну дробину. Пивним суслом є водний розчин екстрактних речовин, що отримуються при затиранні. Пивна дробина – нерозчинена при затиранні частка зернопродуктів. Вона залишається після фільтрування сусла і промивання його гарячою водою.
При фільтрації не обійтися без відповідних механізмів – фільтраціонного апарату або фільтра-преса. Хоча більшого поширення набуло фільтрування в апараті фільтрації. При фільтруванні отримують спочатку перше сусло, а потім, після промивання дробини водою – промивні води або друге сусло. І перше, і друге сусло набирають в сусловарильний казан.
Освітлювання пивного сусла
Мета – осадження зважених часток: хмільної дробини і інших грубих суспензій. Для вирішення поставленого завдання розроблений гідроциклонний апарат з круговою циркуляцією сусла. Згідно законам фізики, зважені частини осідають в центрі днища. Тривалість операції 20-60 хвилин при цьому температура гарячого охмеленого сусла на виході з апарату – порядку 90°С.
Але більшість пивзаводів проробляють цю стадію у відстійних чанах або дуже рідко, на холодильних тарілках. Тривалість процесу в цьому випадку 2 години, температура на виході з апарату або тарілки – 60°С.
Охолоджування сусла
Щоб довести сусло до початкової температури бродіння, проводиться його охолоджування на теплообмінному апараті. По класичній схемі для низового бродіння до 5-7°С, для верхового бродіння – до 14-16°С. Для прискореного бродіння – до 9°С.
Після охолоджування виходить початкове сусло, – сусло, що поступає на бродіння. Концентрація, або щільність цього сусла, вказується на етикетці, і є однією з характеристик будь-якого сорту пива.
Останні технологічні етапи
Фільтрування пива. Проводиться зазвичай на спеціальних фільтрах, що складаються з кремнієвих панцирів одноклітинних водоростей. У спеціальній літературі вони відомі як кізельгурові або діатомітові фільтри.
Розлив у пляшки. Пиво розливають при температурі не вище 3°С в тару в ізобаричних умовах, тобто коли воно знаходиться при постійному надлишковому тиску. Якщо розливати його без тиску, пиво пінитиметься, що приведе до втрати газу і неповного наливання в пляшки. Потім проводяться закупорювання, етикетування і укладання пляшок в ящики.
Лекція 13. Мікроорганізми у виробництві вина
Питання лекції:
1. Загальні відомості про виноробство.
2. Класифікація вин за кольором, призначенням, способом приготування і складом.
3. Характеристики типів вин.
4. Обробка мезги.
5. Освітлювання і обробка сусла.
6. Бродіння сусла.
7. Бродіння мезги.
8. Підброджування сусла і мезги.
9. Спиртування сусла і мезги.
10. Переробка відходів виноробства.
Переробка відходів виноробства
При переробці винограду на сусло, бродінні сусла, обробці і перегонці виноматеріалів утворюються відходи, до складу яких входять коштовні компоненти: цукор, спирт, виннокислі сполуки. Для отримання корисних компонентів відходи переробляють. Відходи, які переробляють, називають вторинною сировиною (вичавки, дріжджові і гущові осідання, коньячна барда).
Переробка відходів дозволяє отримати коштовні продукти, необхідні для лави галузей народного господарства, такі, як спирт етиловий, кислота винна, масло виноградне; заощадити для харчових цілей велику кількість картоплі і зерна, що витрачаються на виробництво спирту спиртозаводами, рослинної олії; оберегти природне середовище від забруднення.
Лекція 14. Мікроорганізми у виробництві м’ясних продуктів
Питання лекції:
1. Ризики потрапляння мікроорганізмів до продукту на різних етапах виробництва
2. Зміна мікрофлори фаршу при виробленні варених і напівкопчених ковбасних виробів
3. Зміна мікрофлори фаршу при виробленні копчених ковбас
4. Ризики потрапляння мікроорганізмів до продукту на різних етапах виробництва м’ясних консервів
Лекція 15. Основи утворення тіста, випечених напівфабрикатів і виробів
Питання лекції:
1. Основи технології хлібопечення.
2. Вимоги до компонентів тіста.
3. Особливості технології випічки житнього хліба.
4. Вимоги до дотримання умов виробництва при отриманні чорного хліба.
Хлібопекарські раси дріжджів і молочнокислих бактерій
Дріжджі, що беруть участь в бродінні тіста, відносяться до родини сахароміцетів, роду Saccharomyces. Цей рід був вперше описаний Мейеном в 1838 р. Відповідно класифікації дріжджів В.І. Кудрявцева (1954), рід Saccharomyces включає 18 видів. У хлібопекарському виробництві зустрічаються два види дріжджів-сахароміцетов – S. cerevisiae і S. minor (синонім S. paradoxus).
Для хлібопекарського виробництва найбільш характерними видами молочнокислих бактерій є L. plantarum і L. brevis. Їх температурний оптимум лежить в межах 30-34°С, що відповідає температурі бродіння тіста. Вони вимогливі до умов живлення, спиртостійкі і добре пристосовані до існування в спільній культурі з дріжджами сахароміцетами.
Мікробіологічні процеси в тісті при випічці
Після расстойки тістові заготовки поступають на випічку, яка відбувається при температурі 210-280°С. Однак внутрішня частина тіста-хліба прогрівається тільки до 95-96°С. Прогрівання заготовки починається із зовнішніх шарів і поступово поширюється до центру. Відповідно цьому протікають і мікробіологічні процеси в тісті.
Ця температура близька до оптимальної для дріжджів і молочнокислих бактерій. Тому тільки при невеликому нагріванні від 30 до 35°С відбувається посилення газоутворення і кислотонакопичення. При подальшому нагріванні температура наближається до максимальної. Це приводить до загасання мікробіологічних процесів, які повністю припиняються при досягненні температури 60°С.
Вимоги до компонентів тіста
Утворення тіста з пшеничної муки відбувається при змішуванні її з водою. Співвідношення їх, присутність рецептурних компонентів впливає на структуру тіста і індивідуальні особливості отримуваного готового виробу. Процес тістоутворення обумовлений хімічними властивостями муки (хімічним складом зерна), роллю окремих складових її речовин, ферментів. Очолююча роль належить білкам і крохмалю муки.
Лекція 16. Біотехнології – виробництво майбутнього
Питання лекції:
1. Субстрати для культивування мікроорганізмів з метою отримання білка.
2. Технологія отримання мікробних ліпідів.
3. Мікроорганізми – продуценти ліпідів.
4. Живильне середовище для отримання ліпідів.